KR20170117587A

KR20170117587A - 블레이드, 및 이것을 구비하고 있는 가스 터빈

Info

Publication number: KR20170117587A
Application number: KR1020177026382A
Authority: KR
Inventors: 사키 마츠오; 도모코 모리카와; 사토시 하다; 히로유키 오토모
Original assignee: 미츠비시 히타치 파워 시스템즈 가부시키가이샤
Priority date: 2015-03-26
Filing date: 2016-03-11
Publication date: 2017-10-23
Also published as: EP3252272B1; WO2016152573A1; CN107407151A; KR101965997B1; EP3252272A1; CN107407151B; JP6418667B2; TW201708688A; JPWO2016152573A1; US10626732B2; EP3252272A4; US20180045060A1; TWI632289B

Abstract

블레이드는 연소 가스 유로의 일부를 구획형성하는 유로 형성판(60o)을 갖는다. 유로 형성판(60o)에는, 후단면(62b)에서 개구되는 복수의 후방 통로(75)가 형성되어 있다. 후단면(62b) 중의 배측 영역(NP)과 복측 영역(PP) 중 적어도 한쪽측 영역에 있어서의 복수의 후방 통로(75)의 개구 밀도보다 후단면(62b) 중의 중간 영역(MP)에 있어서의 복수의 후방 통로(75)의 개구 밀도가 높다. 개구 밀도는 복수의 후방 통로(75)의 개구의 간격에 대한 복수의 후방 통로(75)의 누출 연부 길이의 비율이다.

Description

블레이드, 및 이것을 구비하고 있는 가스 터빈

본 발명은 블레이드, 및 이것을 구비하고 있는 가스 터빈에 관한 것이다.

본원은 2015년 3월 26일자로 일본에 출원된 일본 특허 출원 제 2015-064939 호에 근거하여 우선권을 주장하며, 이 내용을 여기에 원용한다.

가스 터빈은 축선을 중심으로 회전하는 로터와, 이 로터를 덮는 차실을 구비하고 있다. 로터는 로터 축과, 이 로터 축에 장착되어 있는 복수의 동익을 갖는다. 또한, 차실의 내측에는, 복수의 정익이 마련되어 있다.

동익은 축선에 대한 직경 방향으로 연장되는 익체와, 익체의 직경 방향 내측에 마련되어 있는 플랫폼과, 플랫폼의 직경 방향 내측에 마련되어 있는 익근을 갖는다. 동익의 익체는 연소 가스가 통과하는 연소 가스 유로 내에 배치된다. 플랫폼은 연소 가스 유로의 직경 방향 내측의 위치를 구획형성한다. 익근은 로터 축에 고정된다. 정익은 축선에 대한 직경 방향으로 연장되는 익체와, 익체의 직경 방향 내측에 마련되어 있는 내측 슈라우드와, 익체의 직경 방향 외측에 마련되어 있는 외측 슈라우드를 갖는다. 정익의 익체는 연소 가스가 통과하는 연소 가스 유로 내에 배치된다. 내측 슈라우드는 연소 가스 유로의 직경 방향 내측의 위치를 구획형성한다. 외측 슈라우드는 연소 가스 유로의 직경 방향 외측의 위치를 구획형성한다.

가스 터빈의 정익 및 동익은 모두 고온의 연소 가스에 노출된다. 이 때문에, 정익이나 동익은 일반적으로 공기 등으로 냉각된다.

예를 들면, 이하의 특허문헌 1에 기재된 정익에는, 냉각 공기가 통과하는 각종 냉각 통로가 형성되어 있다. 구체적으로, 정익의 익체에는, 직경 방향으로 연장되며 냉각 공기가 유입되는 공동이 형성되어 있다. 또한, 내측 슈라우드 및 외측 슈라우드에는, 익체의 공동과 연통하며, 익체의 코드 방향으로 연장되는 복수의 배출 구멍이 형성되어 있다. 이 배출 구멍은 내측 슈라우드의 후단면 및 외측 슈라우드의 후단면에서 개구되어 있다. 복수의 배출 구멍은 축선에 대하여 둘레 방향으로 나열되어 있다.

일본 특허 제 2862536 호 공보

가스 터빈의 정익이나 동익에 관해서는, 이들 블레이드를 효과적으로 냉각하여, 블레이드의 내구성을 향상시키면서도, 이 블레이드를 냉각하기 위한 공기의 사용량을 가능한 한 줄이는 것이 바람직하다.

그래서, 본 발명은, 내구성의 향상을 도모하면서, 냉각용의 공기의 사용량을 억제할 수 있는 블레이드, 및 이것을 구비하고 있는 가스 터빈을 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기 목적을 달성하기 위한 발명에 따른 제 1 태양으로서의 블레이드는,

로터 축을 중심으로 환상을 이루며 또한 상기 로터 축이 연장되는 축 방향으로 연장되는 연소 가스 유로가 내부에 형성되어 있는 가스 터빈의 블레이드에 있어서, 연소 가스가 흐르는 상기 연소 가스 유로 중에 배치되며, 상기 로터 축에 대한 직경 방향으로 연장되는 익체와, 상기 익체의 상기 직경 방향의 단부에 형성되며, 상기 연소 가스 유로의 일부를 구획형성하는 유로 형성판을 갖고, 상기 유로 형성판에는, 상기 축 방향에 있어서 상기 연소 가스가 흘러가는 축 방향 하류측의 단면인 후단면과, 상기 로터 축에 대한 둘레 방향에 있어서 상기 익체의 복측인 둘레 방향 복측의 단면인 복측 단면과, 상기 둘레 방향 복측과는 반대측인 둘레 방향 배측의 단면인 배측 단면과, 냉각 공기가 유입되는 공동과, 상기 공동과 연통하며 상기 후단면에서 개구되는 복수의 후방 통로가 형성되며, 상기 후단면 중에서 상기 배측 단면과의 연부 및 상기 복측 단면과의 연부를 포함하지 않는 중간 영역과, 상기 후단면 중에서 상기 배측 단면과의 연부를 포함하며 상기 중간 영역과 둘레 방향으로 인접하는 배측 영역과, 상기 후단면 중에서 상기 복측 단면과의 연부를 포함하며 상기 중간 영역과 둘레 방향으로 인접하는 복측 영역의 각각에는, 상기 둘레 방향으로 나열되는 복수의 상기 후방 통로의 개구가 형성되며, 상기 배측 영역과 상기 복측 영역 중 적어도 한쪽측 영역에 있어서의, 복수의 상기 후방 통로의 개구의 간격에 대한 복수의 상기 후방 통로의 누출 연부 길이의 비율인 개구 밀도보다 상기 중간 영역에 있어서의 복수의 상기 후방 통로의 상기 개구 밀도가 높다.

익체의 배측면을 따라서 흐르는 연소 가스의 유로 길이는 익체의 복측면을 따라서 흐르는 연소 가스의 유로 길이보다 길다. 이 때문에, 익체의 배측면을 따라서 흐르는 연소 가스의 유속은 익체의 복측면을 따라서 흐르는 연소 가스의 유속보다 빠르다. 또한, 익체의 배측면을 따라서 흐른 연소 가스는, 그후, 유로 형성판의 가스 패스면 중의 후단면 부근의 부분에서 또한 둘레 방향의 중앙 부분에서도, 높은 유속으로 흐른다. 따라서, 익체의 배측면 및 유로 형성판의 가스 패스면 중의 후단면 부근의 부분에서 또한 둘레 방향의 중앙 부분에서는, 연소 가스와의 열전달율이 높아져, 다른 부분에 비하여 연소 가스에 의해 가열된다. 반대로, 유로 형성판의 가스 패스면 중의 후단면 부근의 부분이며 또한 둘레 방향의 단측 부분에서는, 둘레 방향의 중앙 부분에 비하여, 연소 가스에 의한 가열량이 적다.

그래서, 상기 블레이드에서는, 중간 영역에 있어서의 복수의 후방 통로의 개구 밀도를, 배측 영역과 복측 영역 중 적어도 한쪽측 영역에 있어서의 개구 밀도보다 높이고 있다. 그 결과, 상기 블레이드에서는, 유로 형성판의 가스 패스면 중의 후단면 부근의 부분이며 또한 둘레 방향의 중앙 부분에 있어서의 냉각 능력을 높일 수 있어 블레이드의 내구성을 향상시킬 수 있다. 또한, 상기 블레이드에서는, 유로 형성판의 가스 패스면 중의 후단면 부근의 부분이며 또한 둘레 방향의 단측 부분에 존재하는 복수의 후방 통로를 흐르는 냉각 공기의 총 유량을 억제할 수 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 발명에 따른 제 2 태양으로서의 블레이드는,

상기 제 1 태양의 상기 가스 터빈의 블레이드에 있어서, 상기 배측 영역에 있어서의 상기 개구 밀도보다 상기 중간 영역에 있어서의 상기 개구 밀도가 높다.

상기 목적을 달성하기 위한 발명에 따른 제 3 태양으로서의 블레이드는,

상기 제 1 태양의 상기 가스 터빈의 블레이드에 있어서, 상기 배측 영역에 있어서의 상기 개구 밀도 및 상기 복측 영역에 있어서의 상기 개구 밀도보다 상기 중간 영역의 상기 개구 밀도가 높다.

상기 목적을 달성하기 위한 발명에 따른 제 4 태양으로서의 블레이드는,

상기 제 1 내지 제 3 태양 중 어느 하나의 상기 가스 터빈의 블레이드에 있어서, 상기 배측 영역에 있어서의 상기 개구 밀도보다 상기 복측 영역에 있어서의 상기 개구 밀도가 높다.

상기 목적을 달성하기 위한 발명에 따른 제 5 태양으로서의 블레이드는,

상기 제 1 내지 제 4 태양 중 어느 하나의 상기 가스 터빈의 블레이드에 있어서, 상기 배측 영역 및 상기 복측 영역에는, 각각, 상기 둘레 방향으로 나열된 적어도 3개 이상의 상기 후방 통로의 개구가 형성되어 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 발명에 따른 제 6 태양으로서의 블레이드는,

상기 제 1 내지 제 5 태양 중 어느 하나의 상기 가스 터빈의 블레이드에 있어서, 상기 유로 형성판에는, 상기 후단면을 따라서 상기 둘레 방향으로 연장되며, 복수의 상기 후방 통로에 연통하는 후방 헤더 통로와, 상기 배측 단면을 따라서 상기 축 방향 성분을 갖는 방향으로 연장되며, 상기 공동과 상기 후방 헤더 통로를 연통시키는 배측 통로와, 상기 복측 단면을 따라서 상기 축 방향 성분을 갖는 방향으로 연장되며, 상기 공동과 상기 후방 헤더 통로를 연통시키는 복측 통로가 형성되어 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 발명에 따른 제 7 태양으로서의 블레이드는,

상기 제 6 태양의 상기 가스 터빈의 블레이드에 있어서, 상기 유로 형성판에는, 상기 후단면, 상기 복측 단면 및 상기 배측 단면에 주연부에서 연결되며, 상기 연소 가스와 접하는 가스 패스면과, 상기 후방 헤더 통로에 연통하며 상기 가스 패스면에서 개구되는 복수의 가스 패스면 분출 통로가 형성되어 있다.

상기 블레이드에서는, 가스 패스면 분출 통로를 흐르는 냉각 공기에 의해, 가스 패스면을 보다 냉각할 수 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 발명에 따른 제 8 태양으로서의 블레이드는,

상기 제 1 내지 제 7 태양 중 어느 하나의 상기 가스 터빈의 블레이드에 있어서, 상기 유로 형성판에는, 상기 후단면, 상기 복측 단면 및 상기 배측 단면에 주연부에서 연결되며, 상기 연소 가스와 접하는 가스 패스면과, 상기 공동에 연통되며 상기 가스 패스면에서 개구되는 복수의 가스 패스면 분출 통로가 형성되어 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 발명에 따른 제 9 태양으로서의 블레이드는,

상기 제 7 또는 제 8 태양의 상기 가스 터빈의 블레이드에 있어서, 상기 가스 패스면 분출 통로는 상기 가스 패스면에 접근함에 따라서 점차 상기 축 방향 하류측을 향한다.

상기 블레이드에서는, 가스 패스면 분출 통로로부터 유출된 냉각 공기에 의해, 유로 형성판의 가스 패스면을 필름 냉각할 수 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 발명에 따른 제 10 태양으로서의 블레이드는,

상기 제 1 내지 제 9 태양 중 어느 하나의 상기 가스 터빈의 블레이드에 있어서, 상기 유로 형성판에 대하여, 상기 둘레 방향으로 나열된 복수의 상기 익체를 갖는다.

상기 목적을 달성하기 위한 발명에 따른 제 11 태양으로서의 블레이드는,

상기 제 10 태양의 상기 가스 터빈의 블레이드에 있어서, 상기 중간 영역 중에서 복수의 상기 익체의 상호간을 포함하는 블레이드간 영역에 있어서의 상기 개구 밀도보다, 상기 중간 영역 중에서 상기 익체에 대한 상기 축 방향 하류측에 있어서 상기 블레이드간 영역을 제외한 블레이드 하류 영역에 있어서의 상기 개구 밀도가 높다.

상기 목적을 달성하기 위한 발명에 따른 제 12 태양으로서의 블레이드는,

상기 제 1 내지 제 11 태양 중 어느 하나의 상기 가스 터빈의 블레이드에 있어서, 상기 유로 형성판으로서, 상기 익체의 상기 직경 방향에 있어서의 외측의 단에 형성되어 있는 외측 슈라우드와, 상기 익체의 상기 직경 방향에 있어서의 내측의 단에 형성되어 있는 내측 슈라우드를 갖고, 상기 외측 슈라우드가 상기 가스 터빈의 차실에 고정되어 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 발명에 따른 제 13 태양으로서의 블레이드는,

상기 제 1 내지 제 11 태양 중 어느 하나의 상기 가스 터빈의 블레이드에 있어서, 상기 유로 형성판은 상기 익체의 상기 직경 방향에 있어서의 내측의 단에 형성되어 있는 플랫폼이며, 상기 플랫폼이 상기 로터 축에 고정되어 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 발명에 따른 제 14 태양으로서의 가스 터빈은,

상기 제 1 내지 제 13 태양 중 어느 하나의 상기 블레이드와, 연료의 연소에 의해 상기 연소 가스가 생성되는 연소기와, 상기 로터 축과, 상기 로터 축 및 상기 블레이드를 덮는 차실을 구비하고 있다.

본 발명의 일 태양에 의하면, 블레이드를 효과적으로 냉각하여 내구성의 향상을 도모하면서도, 냉각용의 공기의 사용량을 억제할 수 있다.

도 1은 본 발명에 따른 일 실시형태에 있어서의 가스 터빈의 모식적인 단면도이다.
도 2는 본 발명에 따른 일 실시형태에 있어서의 가스 터빈의 요부 단면도이다.
도 3은 본 발명에 따른 제 1 실시형태에 있어서의 정익의 사시도이다.
도 4는 도 3에 있어서의 Ⅳ-Ⅳ 선 단면도이다.
도 5는 본 발명에 따른 제 1 실시형태에 있어서의 정익의 후단면 중의 각 위치에서의 개구 밀도를 나타내는 그래프이다.
도 6은 본 발명에 따른 제 2 실시형태에 있어서의 정익의 단면도이다.
도 7은 본 발명에 따른 제 2 실시형태에 있어서의 정익의 후단면 중의 각 위치에서의 개구 밀도를 나타내는 그래프이다.
도 8은 본 발명에 따른 제 3 실시형태에 있어서의 정익의 단면도이다.
도 9는 본 발명에 따른 제 3 실시형태에 있어서의 정익의 후단면 중의 각 위치에서의 개구 밀도를 나타내는 그래프이다.
도 10은 본 발명에 따른 제 4 실시형태에 있어서의 정익의 단면도이다.
도 11은 본 발명에 따른 제 5 실시형태에 있어서의 정익의 단면도이다.
도 12는 본 발명에 따른 제 6 실시형태에 있어서의 정익의 단면도이다.
도 13은 본 발명에 따른 제 5 실시형태 및 제 6 실시형태에 있어서의 정익의 후단면 중의 각 위치에서의 개구 밀도를 나타내는 그래프이다.
도 14는 본 발명에 따른 제 5 실시형태 및 제 6 실시형태의 제 1 변형예에 있어서의 정익의 후단면 중의 각 위치에서의 개구 밀도를 나타내는 그래프이다.
도 15는 본 발명에 따른 제 5 실시형태 및 제 6 실시형태의 제 2 변형예에 있어서의 정익의 후단면 중의 각 위치에서의 개구 밀도를 나타내는 그래프이다.
도 16은 본 발명에 따른 제 7 실시형태에 있어서의 정익의 외측 슈라우드의 평면도의 사시도이다.
도 17은 도 16에 있어서의 ⅩⅦ-ⅩⅦ 선 단면도이다.
도 18은 본 발명에 따른 제 8 실시형태에 있어서의 동익의 사시도이다.
도 19는 도 18에 있어서의 ⅩⅨ-ⅩⅨ 선 단면도이다.

이하, 본 발명의 실시형태 및 그 변형예에 대해, 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.

[가스 터빈의 실시형태]

가스 터빈의 실시형태에 대해, 도 1 및 도 2를 참조하여 설명한다.

도 1에 도시하는 바와 같이, 본 실시형태의 가스 터빈(10)은 공기를 압축하는 압축기(20)와, 압축기(20)에서 압축된 공기(A) 중에서 연료를 연소시켜 연소 가스를 생성하는 연소기(30)와, 연소 가스에 의해 구동되는 터빈(40)을 구비하고 있다.

압축기(20)는 축선(Ar)을 중심으로 하여 회전하는 압축기 로터(21)와, 압축기 로터(21)를 덮는 압축기 차실(25)과, 복수의 정익단(26)을 갖는다. 터빈(40)은 축선(Ar)을 중심으로 하여 회전하는 터빈 로터(41)와, 터빈 로터(41)를 덮는 터빈 차실(45)과, 복수의 정익단(46)을 갖는다.

압축기 로터(21)와 터빈 로터(41)는 동일 축선(Ar) 상에 위치하며, 서로 접속되어 가스 터빈 로터(11)를 이룬다. 이 가스 터빈 로터(11)에는, 예를 들면, 발전기(GEN)의 로터가 접속되어 있다. 또한, 압축기 차실(25)과 터빈 차실(45)은 서로 접속되며 가스 터빈 차실(15)을 이룬다. 또한, 이하에서는, 축선(Ar)이 연장되는 방향을 축 방향(Da), 이 축선(Ar)을 중심으로 한 둘레 방향을 간단히 둘레 방향(Dc)으로 하고, 축선(Ar)에 대하여 수직인 방향을 직경 방향(Dr)으로 한다. 또한, 축 방향(Da)에서 터빈(40)을 기준으로 하여 압축기(20)측을 상류측(Dau), 그 반대측을 하류측(Dad)으로 한다. 또한, 직경 방향(Dr)에서 축선(Ar)에 접근하는 측을 직경 방향 내측(Dri), 그 반대측을 직경 방향 외측(Dro)으로 한다.

압축기 로터(21)는 축선(Ar)을 중심으로 하여 축 방향(Da)으로 연장되는 로터 축(22)과, 이 로터 축(22)에 장착되어 있는 복수의 동익단(23)을 갖는다. 복수의 동익단(23)은 축 방향(Da)으로 나열되어 있다. 각 동익단(23)은, 모두 둘레 방향(Dc)으로 나열되어 있는 복수의 동익(23a)으로 구성되어 있다. 복수의 동익단(23)의 각 하류측(Dad)에는, 정익단(26)이 배치되어 있다. 각 정익단(26)은 압축기 차실(25)의 내측에 마련되어 있다. 각 정익단(26)은, 모두 둘레 방향(Dc)으로 나열되어 있는 복수의 정익(26a)으로 구성되어 있다.

터빈 로터(41)는, 도 2에 도시하는 바와 같이, 축선(Ar)을 중심으로 하여 축 방향(Da)으로 연장되는 로터 축(42)과, 이 로터 축(42)에 장착되어 있는 복수의 동익단(43)을 갖는다. 복수의 동익단(43)은 축 방향(Da)으로 나열되어 있다. 각 동익단(43)은, 모두 둘레 방향(Dc)으로 나열되어 있는 복수의 동익(43a)으로 구성되어 있다. 복수의 동익단(43)의 각 상류측(Dau)에는, 정익단(46)이 배치되어 있다. 각 정익단(46)은 터빈 차실(45)의 내측에 마련되어 있다. 각 정익단(46)은, 모두 둘레 방향(Dc)으로 나열되어 있는 복수의 정익(46a)으로 구성되어 있다. 터빈 차실(45)은, 그 외피를 구성하는 통 형상의 외측차실(45a)과, 외측 차실(45a)의 내측에 고정되어 있는 내측 차실(45b)과, 내측 차실(45b)의 내측에 고정되어 있는 복수의 분할환(45c)을 갖는다. 복수의 분할환(45c)은, 모두 복수의 정익단(46)의 상호의 사이의 위치에 마련되어 있다. 따라서, 각 분할환(45c)의 직경 방향 내측(Dri)에는, 동익단(43)이 배치되어 있다.

로터 축(42)의 외주측과 터빈 차실(45)의 내주측의 사이에 있어서, 축 방향(Da)으로 정익(46a) 및 동익(43a)이 배치되어 있는 환상의 공간은 연소기(30)로부터의 연소 가스(G)가 흐르는 연소 가스 유로(49)를 이룬다. 이 연소 가스 유로(49)는 축선(Ar)을 중심으로 하여 환상을 이루며, 축 방향(Da)으로 길다. 로터 축(42)에는, 냉각 공기가 통과하는 냉각 공기 통로(42p)가 형성되어 있다. 이 냉각 공기 통로(42p)를 통과한 냉각 공기는 동익(43a) 내에 도입되며, 이 동익(43a)의 냉각에 이용된다. 터빈 차실(45)의 내측 차실(45b)에는, 직경 방향 외측(Dro)으로부터 직경 방향 내측(Dri)으로 관통하는 냉각 공기 통로(45p)가 형성되어 있다. 이 냉각 공기 통로(45p)를 통과한 냉각 공기는 정익(46a) 내 및 분할환(45c) 내에 도입되며, 정익(46a) 및 분할환(45c)의 냉각에 이용된다. 또한, 정익단(46)에 따라서는, 가스 터빈 차실(15) 내의 공기가, 냉각 공기로서, 차실의 냉각 공기 통로를 거치지 않고 이 정익단(46)을 구성하는 정익(46a)에 공급되는 경우도 있다.

이하, 이상에서 설명한 정익(46a) 또는 동익(43a)인 블레이드의 각종 실시형태에 대하여 설명한다.

[블레이드의 제 1 실시형태]

이하, 본 발명에 따른 블레이드의 제 1 실시형태에 대해, 도 3 내지 도 5를 참조하여 설명한다.

본 실시형태의 블레이드는 가스 터빈의 정익이다. 도 3에 도시하는 바와 같이, 정익(50)은 직경 방향(Dr)으로 연장되는 익체(51)와, 익체(51)의 직경 방향 내측(Dri)에 형성되어 있는 내측 슈라우드(60i)와, 익체(51)의 직경 방향 외측(Dro)에 형성되어 있는 외측 슈라우드(60o)를 갖는다. 익체(51)는 연소 가스(G)가 통과하는 연소 가스 유로(49)(도 2 참조) 내에 배치되어 있다. 내측 슈라우드(60i)는 환상의 연소 가스 유로(49)의 직경 방향 내측(Dri)의 위치를 구획형성한다. 또한, 외측 슈라우드(60o)는 환상의 연소 가스 유로(49)의 직경 방향 외측(Dro)의 위치를 구획형성한다. 따라서, 내측 슈라우드(60i) 및 외측 슈라우드(60o)는, 모두 연소 가스 유로(49)의 일부를 구획형성하는 유로 형성판이다.

익체(51)는, 도 4에 도시하는 바와 같이, 상류측(Dau)의 단부가 전연부(52)를 이루며, 하류측(Dad)의 단부가 후연부(53)를 이룬다. 이 익체(51)의 표면에서, 둘레 방향(Dc)을 향하는 면 중, 볼록한 형상의 면이 배측면(54)(=부압면)을 이루며, 오목 형상의 면이 복측면(55)(=정압면)을 이룬다. 또한, 이하의 설명의 사정상, 둘레 방향(Dc)에서 익체(51)의 복측(=정압면측)을 둘레 방향 복측(Dcp), 익체(51)의 배측(=부압면측)을 둘레 방향 배측(Dcn)으로 한다. 또한, 축 방향(Da)의 상류측(Dau)을 전방측, 축 방향(Da)의 하류측(Dad)을 후방측이라고 하는 경우도 있다.

내측 슈라우드(60i)와 외측 슈라우드(60o)는 기본적으로 동일한 구조이다. 그래서, 이하에서는, 외측 슈라우드(60o)에 대하여 설명한다.

외측 슈라우드(60o)는, 도 3 및 도 4에 도시하는 바와 같이, 축 방향(Da) 및 둘레 방향(Dc)으로 넓어지는 판 형상의 외측 슈라우드 본체(61)와, 외측 슈라우드 본체(61)의 외주연을 따라서 외측 슈라우드 본체(61)로부터 직경 방향 외측(Dro)으로 돌출되는 둘레 벽(65)을 갖는다.

외측 슈라우드 본체(61)는 상류측(Dau)의 단면인 전단면(62f)과, 하류측(Dad)의 단면인 후단면(62b)과, 둘레 방향 복측(Dcp)의 단면인 복측 단면(63p)과, 둘레 방향 배측(Dcn)의 단면인 배측 단면(63n)과, 직경 방향 내측(Dri)을 향하는 가스 패스면(64)이 형성되어 있다. 전단면(62f)과 후단면(62b)은 거의 평행이다. 또한, 복측 단면(63p)과 배측 단면(63n)은 거의 평행이다. 따라서, 외측 슈라우드 본체(61)는, 직경 방향(Dc)에서 본 경우, 도 4에 도시하는 바와 같이 평행사변 형상을 이루고 있다. 외측 슈라우드(60o)의 복측 단면(63p)에는, 배측 단면(63n)측으로 오목하며, 복측 단면(63p)을 따라서 축 방향(Da) 성분을 갖는 방향으로 연장되는 시일 홈(77)이 형성되어 있다. 또한, 외측 슈라우드(60o)의 배측 단면(63n)에는, 복측 단면(63p)측으로 오목하며, 배측 단면(63n)을 따라서 축 방향(Da) 성분을 갖는 방향으로 연장되는 시일 홈(77)이 형성되어 있다. 둘레 방향(Dc)으로 서로 이웃하고 있는 2개의 정익(50)의 외측 슈라우드(60o) 중 한쪽의 정익(50)에 있어서의 외측 슈라우드(60o)의 복측 단면(63p)과, 다른쪽의 정익(50)에 있어서의 외측 슈라우드(60o)의 배측 단면(63n)이 둘레 방향(Dc)으로 간극(78)을 두고 대향한다. 한쪽의 정익(50)에 있어서의 외측 슈라우드(60o)의 복측 단면(63p)과, 다른쪽의 정익(50)에 있어서의 외측 슈라우드(60o)의 배측 단면(63n)의 사이에는, 시일판(76)이 배치되어 있다. 이 시일판(76)의 둘레 방향(Dc)의 양단은, 복측 단면(63p)에 형성되어 있는 시일 홈(77), 및 배측 단면(63n)에 형성되어 있는 시일 홈(77)에 끼워져 있다. 이 시일판(76)은, 터빈 차실(45) 내의 냉각 공기 또는 냉각 공기 통로(42p)를 통과한 냉각 공기가 둘레 방향(Dc)으로 서로 이웃하고 있는 2개의 정익(50)의 외측 슈라우드(60o) 상호간의 간극(78)으로부터 연소 가스 유로(49)로 누출되는 것을 방지하는 역할을 담당하고 있다.

둘레 벽(65)은 축 방향(Da)으로 서로 대향하는 전방둘레 벽(65f) 및 후방둘레 벽(65b)과, 둘레 방향(Dc)으로 서로 대향하는 한쌍의 측방둘레 벽(65p, 65n)을 갖는다. 전방둘레 벽(65f) 및 후방둘레 벽(65b)은, 모두 외측 슈라우드 본체(61)에 대하여, 한쌍의 측방둘레 벽(65p, 65n)보다 직경 방향 외측(Dro)으로 돌출되어 있으며, 후크부를 이룬다. 후크부를 이루는 전방둘레 벽(65f) 및 후방둘레 벽(65b)은 정익(50)을 터빈 차실(45)(도 2 참조)의 내주측에 장착하는 역할을 담당한다. 외측 슈라우드(60o)에는, 외측 슈라우드 본체(61)와 둘레 벽(65)에 의해, 직경 방향 내측(Dri)을 향하여 오목한 오목부(66)가 형성되어 있다.

정익(50)은, 또한 외측 슈라우드(60o)의 오목부(66)를 직경 방향 외측(Dro)의 영역과 직경 방향 내측(Dri)의 영역인 내측 캐비티(69)(공동)로 구획하는 충돌판(67)을 구비하고 있다. 이 충돌판(67)에는, 직경 방향(Dr)으로 관통하는 복수의 공기 구멍(68)이 형성되어 있다. 정익(50)의 직경 방향 외측(Dro)에 존재하는 냉각 공기(Ac)의 일부는, 이 충돌판(67)의 공기 구멍(68)을 거쳐, 내측 캐비티(69) 내에 유입된다.

익체(51), 외측 슈라우드(60o) 및 내측 슈라우드(60i)에는, 직경 방향(Dc)으로 연장되는 복수의 블레이드 공기 통로(71)(공동)가 형성되어 있다. 각 블레이드 공기 통로(71)는, 모두 외측 슈라우드(60o)로부터, 익체(51)를 거쳐, 내측 슈라우드(60i)까지 이어져 형성되어 있다. 복수의 블레이드 공기 통로(71)는 익체(51)의 익현을 따라서 나열되어 있다. 인접하는 블레이드 공기 통로(71)의 일부는 직경 방향 외측(Dro)의 부분, 또는 직경 방향 내측(Dri)의 부분에서 서로 연통하고 있다. 또한, 복수의 블레이드 공기 통로(71) 중 어느 하나는 외측 슈라우드(60o)에 있어서의 오목부(66)의 바닥에서 개구되어 있다. 또한, 복수의 블레이드 공기 통로(71) 중 어느 하나는 내측 슈라우드(60i)에 있어서의 오목부의 바닥에서 개구되어 있다. 정익(50)의 직경 방향 외측(Dro) 또는 직경 방향 내측(Dri)에 존재하는 냉각 공기(Ac)의 일부는, 이 블레이드 공기 통로(71)의 개구로부터 블레이드 공기 통로(71) 내로 유입된다.

익체(51)의 전연부(52) 및 후연부(53)에는, 블레이드 공기 통로(71)로부터 연소 가스 유로(49)로 관통하는 복수의 블레이드면 분출 통로(72)가 형성되어 있다. 익체(51)는 블레이드 공기 통로(71) 내를 냉각 공기(Ac)가 흐르는 과정에서 냉각된다. 또한, 블레이드 공기 통로(71)로 유입된 냉각 공기(Ac)는, 이 블레이드면 분출 통로(72)로부터 연소 가스 유로(49) 내로 유출된다. 이 때문에, 익체(51)의 전연부(52) 및 후연부(53)는, 냉각 공기(Ac)가 블레이드면 분출 통로(72)로부터 유출되는 과정에서 냉각된다. 또한, 블레이드면 분출 통로(72)로부터 연소 가스 유로(49)로 유출된 냉각 공기(Ac)의 일부는, 익체(51)의 표면을 부분적으로 덮어 필름 공기로서의 역할도 수행한다.

도 4에 도시하는 바와 같이, 외측 슈라우드(60o)의 한쌍의 측방둘레 벽(65p, 65n) 중 복측의 측방둘레 벽(65p)에는, 복측 단면(63p)을 따라서 축 방향(Da) 성분을 갖는 방향으로 연장되는 복측 통로(73p)가 형성되어 있다. 또한, 배측의 측방둘레 벽(65n)에는, 배측 단면(63n)을 따라서 축 방향(Da) 성분을 갖는 방향으로 연장되는 배측 통로(73n)가 형성되어 있다. 복측 통로(73p) 및 배측 통로(73n)는, 모두 그 상류단에서 내측 캐비티(69)에 연통되어 있다. 또한, 복측 통로(73p) 및 배측 통로(73n)는, 모두 그 하류단에서 외측 슈라우드 본체(61)의 후단면(62b)에서 개구되어 있다. 외측 슈라우드 본체(61)에는, 후단면(62b)을 따라서 둘레 방향(Dc)으로 연장되는 후방 헤더 통로(74)가 형성되어 있다. 이 후방 헤더 통로(74)의 둘레 방향 복측(Dcp)의 단은 복측 통로(73p)에 접속되어 있다. 또한, 이 후방 헤더 통로(74)의 둘레 방향 배측(Dcn)의 단은 배측 통로(73n)에 접속되어 있다. 즉, 후방 헤더 통로(74)는 복측 통로(73p) 및 배측 통로(73n)와 연통되어 있다. 또한, 외측 슈라우드 본체(61)에는, 후방 헤더 통로(74)로부터 하류측(Dad)으로 연장되며, 후단면(62b)에서 개구되는 복수의 후방 통로(75)가 형성되어 있다. 복수의 후방 통로(75)는 둘레 방향(Dc)으로 나열되어 있다. 복측 통로(73p) 및 배측 통로(73n) 중에서, 후방 헤더 통로(74)와 연통되어 있는 위치보다 하류측(Dad)의 부분은 후단면(62b)에서 개구되는 후방 통로(75)를 이룬다.

복측 통로(73p), 배측 통로(73n)를 포함하는 후방 통로(75)의 단면 형상은 모두 원형이다. 복측 통로(73p) 및 배측 통로(73n)를 제외하는 후방 통로(75)의 내경(d1)은 서로 동일하며, 복측 통로(73p) 및 배측 통로(73n)의 내경(d2)보다 작다. 따라서, 복측 통로(73p) 및 배측 통로(73n)를 제외하는 후방 통로(75)의 누출 연부 길이(s1)는 서로 동일하며, 복측 통로(73p) 및 배측 통로(73n)의 누출 연부 길이(s2)보다 짧다. 또한, 누출 연부 길이(s)란, 유로 단면에서 유체에 접하고 있는 벽면의 길이이다. 예를 들면, 유로 단면이 원형인 경우, 누출 연부 길이(s)는 이 원의 원주 길이이다.

여기서, 외측 슈라우드 본체(61)의 후단면(62b) 중에서, 배측 단면(63n)과의 연부 및 복측 단면(63p)의 연부를 포함하지 않는 영역을 중간 영역(MP)으로 한다. 또한, 후단면(62b) 중에서 배측 단면(63n)과의 연부를 포함하며 중간 영역(MP)과 둘레 방향(Dc)으로 인접하는 영역을 배측 영역(NP)으로 한다. 또한, 후단면(62b) 중에서 복측 단면(63p)과의 연부를 포함하며 중간 영역(MP)과 둘레 방향(Dc)으로 인접하는 영역을 복측 영역(PP)으로 한다. 각 영역(MP, NP, PP)에는, 둘레 방향(Dc)으로 나열하는 3개 이상의 후방 통로(75)의 개구가 형성되어 있다.

중간 영역(MP)에 있어서의 복수의 후방 통로(75)의 개구의 간격은 p1이다. 배측 영역(NP)에 있어서의 복수의 후방 통로(75)의 개구의 간격, 및 복측 영역(PP)에 있어서의 복수의 후방 통로(75)의 개구의 간격은 p2이다. 중간 영역(MP)에 있어서의 복수의 후방 통로(75)의 개구의 간격(p1)은 배측 영역(NP) 및 복측 영역(PP)에 있어서의 복수의 후방 통로(75)의 개구의 간격(p2)보다 작다.

이 때문에, 복수의 후방 통로(75)의 개구의 간격(p)에 대한 복수의 후방 통로(75)의 누출 연부 길이(s)의 비율을 개구 밀도(s/p)로 하면, 도 5에 나타내는 바와 같이, 중간 영역(MP)에 있어서의 복수의 후방 통로(75)의 개구 밀도(a1(=s1/p1))는, 복측 영역(PP) 및 배측 영역(NP)에 있어서의 복수의 후방 통로(75)의 개구 밀도(a2(=s1/p2 또는 s2/p2))보다 높다.

내측 캐비티(69) 내에 유입된 냉각 공기(Ac)는 복측 통로(73p) 및 배측 통로(73n)에 유입된다. 복측 통로(73p)에 유입된 냉각 공기(Ac)는, 여기를 흐르는 과정에서, 외측 슈라우드 본체(61)의 복측 단면(63p) 부근의 부분을 냉각한다. 또한, 배측 통로(73n)에 유입된 냉각 공기(Ac)는, 여기를 흐르는 과정에서, 외측 슈라우드 본체(61)의 배측 단면(63n) 부근의 부분을 냉각한다.

복측 통로(73p) 및 배측 통로(73n)에 유입된 냉각 공기(Ac)의 일부는 후방 헤더 통로(74)에 유입된다. 후방 헤더 통로(74)에 유입된 냉각 공기(Ac)는 복수의 후방 통로(75)에 유입된다. 후방 통로(75)에 유입된 냉각 공기(Ac)는 외측 슈라우드(60o)의 후단면(62b)으로부터 외부로 유출된다. 냉각 공기(Ac)는, 복측 통로(73p) 및 배측 통로(73n)를 포함하는 후방 통로(75)를 흐르는 과정에서, 외측 슈라우드 본체(61)의 후단면(62b) 부근의 부분을 냉각한다.

도 4에 도시하는 바와 같이, 익체(51)의 배측면(54)을 따라서 흐르는 연소 가스(G)의 유로 길이는 익체(51)의 복측면(55)에 따라서 흐르는 연소 가스(G)의 유로 길이보다 길다. 이 때문에, 익체(51)의 배측면(54)을 따라서 흐르는 연소 가스(G)의 유속은 익체(51)의 복측면(55)을 따라서 흐르는 연소 가스(G)의 유속보다 빠르다. 또한, 익체(51)의 배측면(54)을 따라서 흐른 연소 가스(G)는, 그후 외측 슈라우드(60o)의 가스 패스면(64) 중의 후단면(62b) 부근의 부분에서 또한 둘레 방향(Dc)의 중앙 부분에서도 빠른 유속이 유지된다. 따라서, 익체(51)의 배측면(54), 및 외측 슈라우드(60o)의 가스 패스면(64) 중의 후단면(62b) 부근의 부분이며 또한 둘레 방향(Dc)의 중앙 부분은 연소 가스(G)와의 열전달율이 높아져, 다른 부분에 비해 연소 가스(G)에 의해 가열된다.

또한, 복측 통로(73p) 및 배측 통로(73n)로부터 후방 헤더 통로(74)에 유입된 냉각 공기(Ac)는, 복측 통로(73p) 및 배측 통로(73n)로부터 멀어짐에 따라서, 연소 가스(G)와의 열교환으로 점차 가열된다. 즉, 후방 헤더 통로(74) 내를 흐르는 냉각 공기(Ac)의 온도는, 복측 통로(73p) 및 배측 통로(73n)로부터 멀어짐에 따라서, 환언하면, 후방 헤더 통로(74)의 둘레 방향(Dc)의 중앙부에 접근함에 따라서, 가스 패스면(64)을 따라서 흐르는 연소 가스(G)로부터의 입열에 의해 점차 높아진다. 이 때문에, 복수의 후방 통로(75) 중 후단면(62b) 중간 영역(MP)에서 개구되어 있는 후방 통로(75)를 흐르는 냉각 공기(Ac)의 온도는, 후단면(62b)의 복측 영역(PP) 및 배측 영역(NP)에서 개구되어 있는 후방 통로(75)를 흐르는 냉각 공기(Ac)의 온도보다 높다. 따라서, 중간 영역(MP)에서 개구되어 있는 하나의 후방 통로(75)를 흐르는 냉각 공기(Ac)의 냉각 능력은 복측 영역(PP) 및 배측 영역(NP)에서 개구되어 있는 하나의 후방 통로(75)를 흐르는 냉각 공기(Ac)의 냉각 능력보다 낮다.

이상과 같이, 외측 슈라우드(60o)의 가스 패스면(64) 중의 후단면(62b) 부근의 부분이며 또한 둘레 방향(Dc)의 중앙 부분에서는, 다른 부분에 비해 연소 가스(G)에 의해 가열되기 쉽다. 또한, 이 중앙 부분에 존재하는 하나의 후방 통로(75)를 흐르는 냉각 공기(Ac)의 냉각 능력이 다른 부분에 존재하는 하나의 후방 통로(75)를 흐르는 냉각 공기(Ac)의 냉각 능력보다 낮다. 반대로, 외측 슈라우드(60o)의 가스 패스면(64) 중의 후단면(62b) 부근의 부분이며 또한 둘레 방향(Dc)의 단측 부분에서는, 둘레 방향(Dc)의 중앙 부분에 비하여, 연소 가스(G)에 의해 가열되기 어렵다. 또한, 외측 슈라우드(60o)의 가스 패스면(64) 중의 후단면(62b) 부근의 부분이며 또한 둘레 방향(Dc)의 단측 부분에 존재하는 하나의 후방 통로(75)를 흐르는 냉각 공기(Ac)의 냉각 능력이 둘레 방향(Dc)의 중앙 부분에 존재하는 하나의 후방 통로(75)를 흐르는 냉각 공기(Ac)의 냉각 능력보다 높다.

그래서, 본 실시형태에서는, 중간 영역(MP)에 있어서의 복수의 후방 통로(75)의 개구 밀도(a1(=s1/p1))를 복측 영역(PP) 및 배측 영역(NP)에 있어서의 복수의 후방 통로(75)의 개구 밀도(a2(=s1/p2 또는 s2/p2))보다 높이고 있다. 그 결과, 본 실시형태에서는, 외측 슈라우드(60o)의 가스 패스면(64) 중의 후단면(62b) 부근의 부분이며 또한 둘레 방향(Dc)의 중앙 부분에 있어서의 냉각 능력을 높일 수 있어서, 블레이드의 내구성을 향상시킬 수 있다. 또한, 본 실시형태에서는, 외측 슈라우드(60o)의 가스 패스면(64) 중의 후단면(62b) 부근의 부분이며 또한 둘레 방향(Dc)의 단측 부분에 존재하는 복수의 후방 통로(75)를 흐르는 냉각 공기(Ac)의 총 유량을 억제할 수 있다.

전술한 바와 같이, 후방 헤더 통로(74) 내를 흐르는 냉각 공기(Ac)는, 복측 통로(73p) 및 배측 통로(73n)로부터 멀어짐에 따라서, 점차 히트업되어, 냉각 능력이 저하된다. 그렇지만, 본 실시형태에서는, 냉각 능력이 저하된 냉각 공기(Ac)를 재이용하는 것에 의해, 냉각 공기량의 저감이라는 뛰어난 효과를 얻을 수 있다. 즉, 전술한 바와 같이, 충돌판(67)의 공기 구멍(68)을 거쳐서, 내측 캐비티(69) 내에 유입된 냉각 공기(Ac)는 내측 캐비티(69)를 형성하는 면에 충돌하여, 이 면을 충돌 냉각한다. 그 결과, 이 면과 대향하는 가스 패스면(64)은 냉각된다. 또한, 충돌 냉각 후의 냉각 공기(Ac)는, 복측 통로(73p) 및 배측 통로(73n)로부터 후방 헤더 통로(74)를 거쳐서 후방 통로(75)의 후단면(62b)의 개구로부터 연소 가스 유로(49)로 배출되는 과정에서 각 통로를 대류 냉각한다.

또한, 익체(51)의 형상이나, 외측 슈라우드(60o)의 가스 패스면(64) 중에서의 익체(51)의 후연부(53)의 상대 위치 관계 등으로부터, 외측 슈라우드(60o)의 가스 패스면(64) 중에서 익체(51)의 후연부(53)보다 하류측(Dad)이며 복측 단면(63p)에 가까운 복측 영역(PP)이 익체(51)의 후연부(53)로부터 유출된 일부의 냉각 공기(Ac)에 의해 약간 냉각된다.

따라서, 본 실시형태에서는, 외측 슈라우드(60o)의 가스 패스면(64) 중의 후단면(62b) 부근의 부분을 효과적으로 냉각하여, 표면 온도의 상승을 억제하고, 이 외측 슈라우드(60o)의 내구성을 향상시키면서, 이 부분을 냉각하기 위한 냉각 공기(Ac)의 유량을 억제할 수 있다. 또한, 본 실시형태에서는, 전술한 바와 같이, 냉각 공기(Ac)를 재이용하는 것에 의해, 냉각 공기(Ac)의 유량을 더욱 억제할 수 있다. 따라서, 본 실시형태에서는, 냉각 공기(Ac)의 유량 저감에 의해, 가스 터빈 전체의 열효율을 향상시킬 수 있다.

또한, 도 5에서는, 복측 영역(PP) 및 배측 영역(NP)에 있어서의 복수의 후방 통로(75)의 개구 밀도(a2(=s1/p2 또는 s2/p2))를 이들 영역(PP, NP) 내에서 일정하게 하고 있지만, 개구 밀도(a2)가 개구 밀도(a1)를 하회하는 한, 이들 영역(PP, NP) 내에서 다소 상이하여도 좋다. 복측 영역(PP) 및 배측 영역(NP)에는, 복수의 후방 통로(75)의 일부인 복측 통로(73p) 및 배측 통로(73n)와, 이들 통로(73p, 73n)와 내경이 다른 후방 통로(75)가 혼재한다. 이 때문에, 복측 영역(PP) 및 배측 영역(NP)에 있어서의 복수의 후방 통로(75)의 개구 밀도는 이들 영역(PP, NP) 내에서 다소 상이할 가능성이 있다. 따라서, 이하의 실시형태에 있어서도, 복측 영역(PP) 및 배측 영역(NP)에 있어서의 복수의 후방 통로(75)의 개구 밀도는 이들 영역(PP, NP) 내에서 다소 상이하여도 좋다.

또한, 이상의 실시형태에 있어서, 복측 통로(73p) 및 배측 통로(73n)에 있어서의 후방 헤더 통로(74)보다 하류측(Dau)으로 연장되어 있는 부분을 이루는 후방 통로(75)의 내경(d2)은 중간 영역(MP)의 후방 통로(75)의 내경(d1)보다 크다. 그렇지만, 복측 통로(73p) 및 배측 통로(73n)에 있어서의 후방 헤더 통로(74)보다 하류측(Dau)으로 연장되어 있는 부분을 이루는 후방 통로(75)의 내경(d2)은 중간 영역(MP)의 후방 통로(75)의 내경(d1)과 동일하여도 좋다. 단, 복측 통로(73p) 또는 배측 통로(73n)를 흐르는 냉각 공기 중에 포함되는 녹 등의 이물이며, 하류측(Dau)의 후방 통로(75)가 폐색되지 않도록, 또한 이물을 하류측(Dau)으로 배출하기 쉽게 하기 위해서, 본 실시형태와 같이, 복측 통로(73p) 및 배측 통로(73n)에 있어서의 후방 헤더 통로(74)보다 하류측(Dau)으로 연장되어 있는 부분을 이루는 후방 통로(75)의 내경(d2)이 중간 영역(MP)의 후방 통로(75)의 내경(d1)보다 큰 것이 바람직하다.

이상의 설명은, 외측 슈라우드(60o)를 대상으로 한 설명이지만, 내측 슈라우드(60i)도 마찬가지로 설명할 수 있다.

[블레이드의 제 2 실시형태]

이하, 본 발명에 따른 블레이드의 제 2 실시형태에 대해, 도 6 및 도 7을 참조하여 설명한다.

본 실시형태의 블레이드도 가스 터빈의 정익이다. 본 실시형태의 정익은, 제 1 실시형태에 있어서의 외측 슈라우드(60o) 및 내측 슈라우드(60i)의 냉각 공기(Ac)가 통과하는 통로를 변경한 것이며, 그 이외의 구성은 제 1 실시형태의 블레이드와 마찬가지이다.

도 6에 도시하는 바와 같이, 본 실시형태의 외측 슈라우드(60o)에도, 제 1 실시형태의 블레이드와 마찬가지로, 복측 통로(73p), 배측 통로(73n), 후방 헤더 통로(74), 및 복수의 후방 통로(75)가 형성되어 있다.

또한, 익체(51)의 배측면(54), 및 외측 슈라우드(60o)의 가스 패스면(64) 중의 후단면(62b) 부근의 부분이며 또한 둘레 방향(Dc)의 중앙 부분은 연소 가스(G)와의 열전달율이 높아지며, 다른 부분에 비해 연소 가스(G)에 의해 가열되는 점은 제 1 실시형태와 마찬가지이다.

복측 통로(73p) 및 배측 통로(73n)를 제외한 후방 통로(75)의 내경은, 본 실시형태에 있어서도, d1이며, 복측 통로(73p) 및 배측 통로(73n)의 내경(d2)보다 작다. 따라서, 복측 통로(73p) 및 배측 통로(73n)를 제외하는 후방 통로(75)의 누출 연부 길이(s1)는 복측 통로(73p) 및 배측 통로(73n)의 누출 연부 길이(s2)보다 짧다.

본 실시형태에서는, 중간 영역(MP)에 있어서의 복수의 후방 통로(75)의 개구의 간격은, 제 1 실시형태와 마찬가지로, p1이다. 복측 영역(PP)에 있어서의 복수의 후방 통로(75)의 개구의 간격도, 제 1 실시형태와 마찬가지로, p2(＞p1)이다. 배측 영역(NP)에 있어서의 복수의 후방 통로(75)의 개구의 간격은 복측 영역(PP)에 있어서의 복수의 후방 통로(75)의 개구의 간격(p2)보다 큰 p3이다.

이 때문에, 도 7에 나타내는 바와 같이, 중간 영역(MP)에 있어서의 복수의 후방 통로(75)의 개구 밀도(a1(=s1/p1))는, 제 1 실시형태와 마찬가지로, 복측 영역(PP)에 있어서의 복수의 후방 통로(75)의 개구 밀도(a2(=s1/p2 또는 s2/p2))보다 높다. 또한, 본 실시형태에서는, 배측 영역(NP)에 있어서의 복수의 후방 통로(75)의 개구 밀도(a3(=s1/p3 또는 s2/p3))는 복측 영역(PP)에 있어서의 복수의 후방 통로(75)의 개구 밀도(a2(=s1/p2 또는 s2/p2))보다 낮다.

둘레 방향(Dc)으로 서로 인접하는 외측 슈라우드(60o) 상호간의 간극(78)에는, 제 1 실시형태와 마찬가지로, 냉각 공기(Ac)를 시일하는 시일판(76)이 배치되어 있다. 통상의 운전 상태에서는, 연소 가스(G)가 가스 터빈 차실(15) 측으로 흐르는 것을 방지하기 위해, 가스 터빈 차실(15) 및 냉각 공기 통로(42p)의 공기의 압력은 연소 가스 유로(49)를 흐르는 연소 가스(G)의 압력보다 높아지도록 조정되어 있다. 따라서, 통상의 운전 상태에서는, 상시 소량의 냉각 공기(Ac)가 인접하는 외측 슈라우드(60o) 상호간의 간극(78)을 통하여 연소 가스 유로(49) 중에 유입된다. 이 때, 냉각 공기(Ac)는 인접하는 외측 슈라우드(60o) 상호간의 간극(78)에 배치되어 있는 시일판(76)과 외측 슈라우드(60o)의 시일 홈(77)의 사이의 근소한 간극을 흐른다. 블레이드간을 흐르는 연소 가스(G)는 익체(51)의 배측면(54) 및 복측면(55)을 따라서 흐른다. 전술한 바와 같이, 배측면(54)을 따라서 흐르는 연소 가스(G)의 유속은 복측면(55)을 따라서 흐르는 연소 가스(G)의 유속보다 빠르다. 그 때문에, 배측면(54)을 따라서 연소 가스(G)가 흐르는 배측의 유역(流域)은 복측면(55)이 따르는 복측의 유역보다 압력(정압)이 낮아진다. 따라서, 간극(78)을 경유하고 연소 가스(G) 중에 누출된 냉각 공기(Ac)와 배측의 유역을 흐르는 연소 가스(G)와의 차압은 간극(78)으로부터 누출된 냉각 공기(Ac)와 복측의 유역을 흐르는 연소 가스와의 차압보다 크다. 그 때문에, 간극(78)을 경유하여 연소 가스(G) 중으로 누출된 대부분의 냉각 공기(Ac)는, 가스 패스면(64)을 따라서, 압력이 낮은 하류측의 배측의 유역에 유입된다. 따라서, 외측 슈라우드(60o)의 가스 패스면(64) 중의 후단면(62b) 부근의 부분이며 또한 둘레 방향 배측(Dcn)의 부분은 연소 가스 유로(49) 내에 유입된 냉각 공기(Ac)의 영향을 받아, 외측 슈라우드(60o)의 가스 패스면(64) 중의 후단면(62b) 부근의 부분이며 또한 둘레 방향 복측(Dcp)의 부분보다 냉각된다.

복측 통로(73p) 및 배측 통로(73n)에 유입된 냉각 공기(Ac)는, 제 1 실시형태와 마찬가지로, 후방 헤더 통로(74)에 유입되고, 복수의 후방 통로(75)를 거쳐서, 외측 슈라우드(60o)의 후단면(62b)으로부터 외부로 유출된다. 이 때, 냉각 공기(Ac)가 후방 헤더 통로(74)를 흐르는 과정에서 히트업되어, 냉각 공기(Ac)의 냉각 능력이 저하되는 것은 제 1 실시형태와 마찬가지이다.

전술한 바와 같이, 본 실시형태에서는, 외측 슈라우드(60o)의 가스 패스면(64) 중의 후단면(62b) 부근의 부분이며 또한 둘레 방향 배측(Dcn)의 부분은, 외측 슈라우드(60o)의 가스 패스면(64) 중의 후단면(62b) 부근의 부분이며 또한 둘레 방향 복측(Dcp)의 부분보다 냉각된다. 그래서, 본 실시형태에서는, 배측 영역(NP)에 있어서의 복수의 후방 통로(75)의 개구 밀도(a3(=s1/p3 또는 s2/p3))를 복측 영역(PP)에 있어서의 복수의 후방 통로(75)의 개구 밀도(a2(=s1/p2 또는 s2/p2))보다 낮게 하고 있다. 그 결과, 본 실시형태에서는, 외측 슈라우드(60o)의 가스 패스면(64) 중의 후단면(62b) 부근의 부분이며 또한 둘레 방향(Dc)의 단측 부분에 존재하는 복수의 후방 통로(75)를 흐르는 냉각 공기(Ac)의 총 유량을 억제할 수 있다.

또한, 전술한 바와 같이, 통상의 운전 상태에서는, 상시 소량의 냉각 공기(Ac)가 인접하는 외측 슈라우드(60o) 상호간의 간극(78)을 통하여 연소 가스 유로(49) 중에 유입되는 것은 제 1 실시형태도 마찬가지이다. 단, 통상의 운전 상태에 있어서의 시일 홈(77) 내의 시일판(76)의 배치 또는 자세에 따라서는, 시일 홈(77)과 시일판(76)의 근소한 간극으로부터 연소 가스 유로(49)로 유출되는 공기량이 증대하는 경우가 있다. 이와 같은 경우에 적용되는 것이 본 실시형태이다.

[블레이드의 제 3 실시형태]

이하, 본 발명에 따른 블레이드의 제 3 실시형태에 대해, 도 8 및 도 9를 참조하여 설명한다.

본 실시형태의 블레이드도 가스 터빈의 정익이다. 본 실시형태의 정익은 제 1 실시형태에 있어서의 외측 슈라우드(60o) 및 내측 슈라우드(60i)의 냉각 공기(Ac)가 통과하는 통로를 변경한 것이며, 그 이외의 구성은 제 1 실시형태의 블레이드와 마찬가지이다.

도 8에 도시하는 바와 같이, 본 실시형태의 외측 슈라우드(60o)에도, 제 1 실시형태의 블레이드와 마찬가지로, 복측 통로(73p), 배측 통로(73n), 후방 헤더 통로(74), 및 복수의 후방 통로(75)가 형성되어 있다.

복측 통로(73p) 및 배측 통로(73n)를 제외하는 후방 통로(75)의 내경은, 본 실시형태에 있어서도, d1이며, 복측 통로(73p) 및 배측 통로(73n)의 내경(d2)보다 작다. 따라서, 복측 통로(73p) 및 배측 통로(73n)를 제외하는 후방 통로(75)의 누출 연부 길이(s1)는 복측 통로(73p) 및 배측 통로(73n)의 누출 연부 길이(s2)보다 짧다.

본 실시형태에서는, 중간 영역(MP)에 있어서의 복수의 후방 통로(75)의 개구의 간격은, 제 1 실시형태와 마찬가지로, p1이다. 배측 영역(NP)에 있어서의 복수의 후방 통로(75)의 개구의 간격도, 제 1 실시형태와 마찬가지로, p2(＞p1)이다. 복측 영역(PP)에 있어서의 복수의 후방 통로(75)의 개구의 간격은 중간 영역(MP)에 있어서의 복수의 후방 통로(75)의 개구의 간격(p1)과 동일한 p1이다.

이 때문에, 도 9에 나타내는 바와 같이, 중간 영역(MP)에 있어서의 복수의 후방 통로(75)의 개구 밀도(a1(=s1/p1))는, 제 1 실시형태와 마찬가지로, 배측 영역(NP)에 있어서의 복수의 후방 통로(75)의 개구 밀도(a2(=s1/p2 또는 s2/p2))보다 높다. 또한, 본 실시형태에서는, 복측 영역(PP)에 있어서의 복수의 후방 통로(75)의 개구 밀도(a1(=s1/p1 또는 s2/p1))는 중간 영역(MP)에 있어서의 복수의 후방 통로(75)의 개구 밀도(a1(=s1/p1))와 실질적으로 동일하다. 따라서, 복측 영역(PP)에 있어서의 복수의 후방 통로(75)의 개구 밀도(a1(=s1/p1 또는 s2/p1))는 배측 영역(NP)에 있어서의 복수의 후방 통로(75)의 개구 밀도(a2(=s1/p2 또는 s2/p2))보다 높다.

도 3을 이용하여 전술한 바와 같이, 익체(51)의 블레이드 공기 통로(71)로부터 익체(51)의 블레이드면 분출 통로(72)에 유입된 공기는 익체(51)의 전연부(52) 및 후연부(53)로부터 연소 가스 유로(49) 중에 유출된다. 익체(51)의 후연부(53)로부터 유출된 냉각 공기(Ac)의 일부는, 익체(51) 뿐만 아니라, 외측 슈라우드(60o)의 가스 패스면(64) 중에서 익체(51)의 후연부(53)보다 하류측(Dad)의 부분을 냉각한다. 그렇지만, 제 1 실시형태와 상이하게, 익체(51)의 형상이나, 외측 슈라우드(60o)의 가스 패스면(64) 중에서의 익체(51)의 후연부(53)의 상대 위치 관계 등으로, 익체(51)의 후연부(53)로부터 유출된 냉각 공기(Ac)의 일부에서, 외측 슈라우드(60o)의 가스 패스면(64) 중에서 익체(51)의 후연부(53)보다 하류측(Dad)의 부분을 그다지 냉각할 수 없는 경우도 있다.

본 실시형태에서는, 이러한 경우를 고려하여, 복측 영역(PP)에 있어서의 복수의 후방 통로(75)의 개구 밀도(a1(=s1/p1 또는 s2/p1))를 배측 영역(NP)에 있어서의 복수의 후방 통로(75)의 개구 밀도(a2(=s1/p2 또는 s2/p2))보다 높게 하고 있다. 그 결과, 본 실시형태에서는, 익체(51)의 형상이나, 외측 슈라우드(60o)의 가스 패스면(64) 중에서의 익체(51)의 후연부(53)의 상대 위치 관계 등으로부터, 익체(51)의 후연부(53)로부터 유출된 냉각 공기(Ac)의 일부에서, 외측 슈라우드(60o)의 가스 패스면(64) 중에서 익체(51)의 후연부(53)보다 하류측(Dad)의 부분을 그다지 냉각할 수 없는 경우에도, 이 부분을 복측 영역(PP)에 있어서의 복수의 후방 통로(75)를 흐르는 냉각 공기(Ac)에 의해 냉각할 수 있다.

또한, 본 실시형태에서는, 복측 영역(PP)에 있어서의 복수의 후방 통로(75)의 개구 밀도(a1(=s1/p1 또는 s2/p1))는 중간 영역(MP)에 있어서의 복수의 후방 통로(75)의 개구 밀도(a1(=s1/p1))와 실질적으로 동일하다. 그렇지만, 복측 영역(PP)에 있어서의 복수의 후방 통로(75)의 개구 밀도는, 중간 영역(MP)에 있어서의 복수의 후방 통로(75)의 개구 밀도(a1(=s1/p1))보다 낮게, 배측 영역(NP)에 있어서의 복수의 후방 통로(75)의 개구 밀도(a2(=s1/p2 또는 s2/p2))보다 높게 하여도 좋다. 즉, 복측 영역(PP)에 있어서의 복수의 후방 통로(75)의 개구 밀도와, 중간 영역(MP)에 있어서의 복수의 후방 통로(75)의 개구 밀도(a1=s1/p1)는 동일할 필요는 없다.

또한, 본 실시형태는, 제 1 실시형태의 변형예로서의 실시형태이지만, 제 2 실시형태에 있어서도, 본 실시형태와 마찬가지로, 복측 영역(PP)에 있어서의 복수의 후방 통로(75)의 개구 밀도를 중간 영역(MP)에 있어서의 복수의 후방 통로(75)의 개구 밀도(a1(=s1/p1))와 실질적으로 동일하게 하여도 좋다.

[블레이드의 제 4 실시형태]

이하, 본 발명에 따른 블레이드의 제 4 실시형태에 대해, 도 10을 참조하여 설명한다.

본 실시형태의 블레이드도 가스 터빈의 정익이다. 본 실시형태의 정익은, 제 2 실시형태에 있어서의 외측 슈라우드(60o) 및 내측 슈라우드(60i)의 냉각 공기(Ac)가 통과하는 통로를 변경한 것이며, 그 이외의 구성은 제 2 실시형태의 블레이드와 동일하다.

도 10에 도시하는 바와 같이, 본 실시형태의 외측 슈라우드(60o)에도, 제 2 실시형태의 블레이드와 마찬가지로, 복측 통로(73p), 배측 통로(73n), 및 복수의 후방 통로(75a)가 형성되어 있다. 단, 본 실시형태의 외측 슈라우드(60o)에는, 제 2 실시형태에 있어서의 후방 헤더 통로(74)가 없다. 이 때문에, 복수의 후방 통로(75a)는, 각각 외측 슈라우드(60o)의 내측 캐비티(69)와 연통되며, 이 내측 캐비티(69)로부터 직접 냉각 공기(Ac)가 유입되게 되어 있다.

복측 통로(73p) 및 배측 통로(73n)를 제외하는 후방 통로(75a)의 내경은, 본 실시형태에 있어서도, d1이며, 복측 통로(73p) 및 배측 통로(73n)의 내경(d2)보다 작다. 따라서, 복측 통로(73p) 및 배측 통로(73n)를 제외하는 후방 통로(75a)의 누출 연부 길이(s1)는 복측 통로(73p) 및 배측 통로(73n)의 누출 연부 길이(s2)보다 짧다.

본 실시형태에서는, 중간 영역(MP)에 있어서의 복수의 후방 통로(75a)의 개구의 간격(p1), 복측 영역(PP)에 있어서의 복수의 후방 통로(75a)의 개구의 간격(p2), 및 배측 영역(NP)에 있어서의 복수의 후방 통로(75a)의 개구의 간격(p3)은 모두 제 2 실시형태와 마찬가지이다.

이 때문에, 본 실시형태에서는, 중간 영역(MP)에 있어서의 복수의 후방 통로(75a)의 개구 밀도(a1(=s1/p1)), 복측 영역(PP)에 있어서의 복수의 후방 통로(75a)의 개구 밀도(a2(=s1/p2 또는 s2/p2)), 배측 영역(NP)에 있어서의 복수의 후방 통로(75a)의 개구 밀도(a3(=s1/p3 또는 s2/p3))는 모두 제 2 실시형태와 마찬가지이다.

따라서, 본 실시형태에서도, 제 2 실시형태와 실질적으로 동일한 효과를 얻을 수 있다.

또한, 본 실시형태에서는, 복수의 후방 통로(75a)에 유입되는 냉각 공기(Ac)가, 제 2 실시형태와 같이 복측 통로(73p) 또는 배측 통로(73n) 및 후방 헤더 통로(74)를 거치지 않고, 내측 캐비티(69)로부터 유입된다. 즉, 본 실시형태에서는, 제 2 실시형태와는 상이하게, 충돌판(67)의 공기 구멍(68)을 거쳐 내측 캐비티(69) 내에 유입된 냉각 공기(Ac)는, 내측 캐비티(69)를 형성하는 면에 충돌하여, 이 면을 충돌 냉각한 후, 직접 내측 캐비티(69)로부터 후방 통로(75)에 유입된다. 따라서, 본 실시형태에서는, 후방 통로(75)에 유입되는 냉각 공기(Ac)가 제 1 및 제 2 실시형태의 후방 헤더 통로(74) 내를 흐르는 냉각 공기(Ac)와 같이 히트업되지 않는다. 이 때문에, 본 실시형태에서는, 복수의 후방 통로(75a)에 유입되는 냉각 공기(Ac)의 온도가 제 2 실시형태에서 복수의 후방 통로(75)에 유입되는 냉각 공기(Ac)의 온도보다 낮다. 따라서, 본 실시형태에서는, 제 2 실시형태보다, 외측 슈라우드(60o)의 가스 패스면(64) 중의 후단면(62b) 부근의 부분을 냉각할 수 있다.

이와 같이, 복수의 후방 통로(75a)에 유입되는 냉각 공기(Ac)는 제 2 실시형태와 같이 복측 통로(73p) 또는 배측 통로(73n) 및 후방 헤더 통로(74)를 거치지 않아도 좋다. 예를 들면, 외측 슈라우드(60o), 익체(51), 내측 슈라우드(60i) 내에 이어져 형성되어 있는 복수의 블레이드 공기 통로(71)(공동) 중 어느 하나에, 복수의 후방 통로의 각각을 직접 연통시켜도 좋다.

또한, 본 실시형태는, 제 2 실시형태의 변형예로서의 실시형태이지만, 제 1 및 제 3 실시형태에 있어서도, 그 변형예로서, 복수의 후방 통로를 내측 캐비티(69)(공동)나 블레이드 공기 통로(71)(공동)와 직접 연통시켜도 좋다.

[블레이드의 제 5 실시형태]

이하, 본 발명에 따른 블레이드의 제 5 실시형태에 대해, 도 11 및 도 13을 참조하여 설명한다.

제 5 실시형태의 블레이드도 가스 터빈의 정익이다. 제 5 실시형태의 정익은 제 1 실시형태에 있어서의 2개의 정익을 일체화한 것이다.

도 11에 도시하는 바와 같이, 제 5 실시형태의 정익(50a)은, 제 1 실시형태에 있어서의 2개의 정익(50)의 외측 슈라우드(60o) 상호를 볼트 및 너트로 연결하는 동시에, 내측 슈라우드(60i) 상호를 볼트(79b) 및 너트(79n)로 연결한 것이다. 그 결과, 2개의 정익(50)의 외측 슈라우드(60o)가 일체화되는 동시에, 2개의 정익(50)의 내측 슈라우드(60i)가 일체화된다. 이와 같이, 2개의 정익(50)을 볼트(79b) 및 너트(79n)로 연결한 것을 결합 정익이라 부르는 경우가 있지만, 여기에서는 간단히 정익(50a)이라 부른다.

본 실시형태에서는, 제 1 실시형태에 있어서의 2개의 정익(50)의 외측 슈라우드(60o)가 일체화된 것을 간단히 외측 슈라우드(60oa)라 부르고, 제 1 실시형태에 있어서의 2개의 정익(50)의 각 외측 슈라우드(60o)를 분할 외측 슈라우드부(60oc)라 부른다. 또한, 제 1 실시형태에 있어서의 2개의 정익(50)의 내측 슈라우드(60i)가 일체화된 것을 간단히 내측 슈라우드라 부르고, 제 1 실시형태에 있어서의 2개의 정익(50)의 각 내측 슈라우드(60i)를 분할 내측 슈라우드부라 부른다. 이 때문에, 본 실시형태의 정익(50a)에서는, 하나의 외측 슈라우드(60oa) 및 하나의 내측 슈라우드에 대하여, 2개의 익체(51)가 마련되어 있게 된다. 또한, 본 실시형태에서는, 제 1 실시형태에 있어서의 2개의 정익(50)의 외측 슈라우드 본체(61)가 일체화된 것을 간단히 외측 슈라우드 본체(61a)라 부른다.

또한, 일체화된 복수의 분할 외측 슈라우드부(60oc)의 상호간, 또는 일체화된 복수의 분할 내측 슈라우드의 상호간에는, 제 1 실시형태와 같은 시일판이 존재하지 않으며, 양자는 간극 없이 둘레 방향(Dc)으로 체결되어 있다. 단, 복수의 분할 외측 슈라우드부(60oc)를 일체화한 외측 슈라우드(60oa)와, 이것에 둘레 방향(Dc)으로 인접하여 배치되는 외측 슈라우드(60oa)의 사이에는, 제 1 실시형태와 마찬가지로, 간극이 형성되며, 시일판이 배치되어 있다. 분할 내측 슈라우드의 경우도 마찬가지이다.

분할 외측 슈라우드부(60oc)의 구성은 제 1 실시형태의 외측 슈라우드(60o)의 구성과 기본적으로 동일하다. 이 때문에, 각 분할 외측 슈라우드부(60oc)에는, 복측 통로(73p), 배측 통로(73n), 후방 헤더 통로(74), 및 복수의 후방 통로(75)가 형성되어 있다.

본 실시형태에 있어서도, 외측 슈라우드 본체(61a)의 후단면(62b) 중에서, 배측 단면(63n)과의 연부 및 복측 단면(63p)의 연부를 포함하지 않는 중간 영역(MP)으로 한다. 또한, 후단면(62b) 중에서 배측 단면(63n)과의 연부를 포함하며 중간 영역(MP)과 둘레 방향(Dc)으로 인접하는 배측 영역(NP)으로 한다. 또한, 후단면(62b) 중에서 복측 단면(63p)과의 연부를 포함하며 중간 영역(MP)과 둘레 방향(Dc)으로 인접하는 복측 영역(PP)으로 한다. 또한, 본 실시형태에서는, 중간 영역(MP) 중에서 2개의 익체(51)의 상호간을 포함하는 영역을 블레이드간 영역(MPb)으로 하고, 중간 영역(MP) 중에서 익체(51)에 대한 축 방향 하류측(Dad)에 있어서 블레이드간 영역(MPb)을 제외하는 영역을 블레이드 하류 영역(MPd)으로 한다. 각 영역(MPb, MPd, NP, PP)에는, 둘레 방향(Dc)으로 나열되는 3개 이상의 후방 통로(75)의 개구가 형성되어 있다.

본 실시형태에 있어서, 복측 영역(PP) 및 배측 영역(NP)에 있어서의 복수의 후방 통로(75)의 개구의 간격은 p2이다. 중간 영역(MP) 중의 블레이드 하류 영역(MPd)에 있어서의 복수의 후방 통로(75)의 개구의 간격은 p1(＜p2)이다. 중간 영역(MP) 중의 블레이드간 영역(MPb)에 있어서의 복수의 후방 통로(75)의 개구의 간격은 p4이다. 이 블레이드간 영역(MPb)에 있어서의 복수의 후방 통로(75)의 개구의 간격(p4)은 블레이드 하류 영역(MPd)에 있어서의 복수의 후방 통로(75)의 개구의 간격(p1)보다 크고, 복측 영역(PP) 및 배측 영역(NP)에 있어서의 복수의 후방 통로(75)의 개구의 간격(p2)보다 작다.

이 때문에, 도 13에 나타내는 바와 같이, 중간 영역(MP) 중의 블레이드 하류 영역(MPd)에 있어서의 복수의 후방 통로(75)의 개구 밀도(a1(=s1/p1))는 복측 영역(PP) 및 배측 영역(NP)에 있어서의 복수의 후방 통로(75)의 개구 밀도(a2(=s1/p2 또는 s2/p2))보다 높다. 또한, 본 실시형태에서는, 중간 영역(MP) 중에서 블레이드간 영역(MPb)에 있어서의 복수의 후방 통로(75)의 개구 밀도(a4(=s1/p4 또는 s2/p4))는 중간 영역(MP) 중의 블레이드 하류 영역(MPd)에 있어서의 복수의 후방 통로(75)의 개구 밀도(a1(=s1/p1))보다 낮고, 복측 영역(PP) 및 배측 영역(NP)에 있어서의 복수의 후방 통로(75)의 개구 밀도(a2(=s1/p2 또는 s2/p2))보다 높다.

본 실시형태에서는, 외측 슈라우드(60oa)의 가스 패스면(64) 중의 후단면(62b) 부근의 부분이며 또한 둘레 방향(Dc)의 단측 부분을 제외한 외측 슈라우드(60oa)의 중앙 부분은, 제 1 실시형태와 마찬가지로, 익체(51)의 배측면(54)을 따라서 흐르는 연소 가스(G)의 영향에 의해, 연소 가스(G)와의 열전달율이 높아져, 둘레 방향(Dc)에 인접하는 다른 부분에 비하여 연소 가스(G)에 의해 가열된다. 이 영역이 블레이드 하류 영역(MPd)에 상당한다. 한편, 이 블레이드 하류 영역(MPd)과 둘레 방향(Dc)에 인접하는 부분에서, 익체(51)의 배측면(54)을 따라서 흐르는 연소 가스(G)에 의해 가열되는 가스 패스면(64) 중의 후단면(62b) 부근의 부분인 영역은 익체(51)의 후연부(53)로부터 유출되는 냉각 공기(Ac)에 의해 약간 냉각된다. 이 영역이 블레이드간 영역(MPb)에 상당한다.

그래서, 본 실시형태에서는, 중간 영역(MP) 중에서 블레이드간 영역(MPb)에 있어서의 복수의 후방 통로(75)의 개구 밀도(a4(=s1/p4 또는 s2/p4))를 중간 영역(MP) 중의 블레이드 하류 영역(MPd)에 있어서의 복수의 후방 통로(75)의 개구 밀도(a1(=s1/p1))보다 낮게 하고 있다. 그 결과, 본 실시형태에서는, 외측 슈라우드(60oa)의 가스 패스면(64) 중의 후단면(62b) 부근의 부분에 존재하는 복수의 후방 통로(75)를 흐르는 냉각 공기(Ac)의 총 유량을 억제할 수 있다.

[블레이드의 제 6 실시형태]

이하, 본 발명에 따른 블레이드의 제 6 실시형태에 대해, 도 12 및 도 13을 참조하여 설명한다.

제 6 실시형태의 블레이드도 가스 터빈의 정익이다. 제 6 실시형태의 정익도, 제 5 실시형태와 마찬가지로, 제 1 실시형태에 있어서의 2개의 정익을 일체화한 것이다.

단, 본 실시형태의 정익(50b)은, 도 12에 도시하는 바와 같이, 제 1 실시형태에 있어서의 2개의 정익(50)의 외측 슈라우드(60o) 상호를 볼트 및 너트로 연결한 것이 아니라, 2개의 정익(50)을 일체 주조한 것이다. 이와 같이, 2개의 정익(50)을 일체 주조한 것을 정익 세그먼트라 부르는 경우가 있지만, 여기에서는, 간단히 정익(50b)이라 부른다. 이 때문에, 본 실시형태의 정익(50b)에서는, 하나의 외측 슈라우드(60ob) 및 하나의 내측 슈라우드에 대하여, 2개의 익체(51)가 마련되어 있게 된다.

본 실시형태의 외측 슈라우드(60ob)도, 제 1 실시형태의 외측 슈라우드(60o)와 마찬가지로, 외측 슈라우드 본체(61b), 전방둘레 벽(65f), 후방둘레 벽(65b), 및 한쌍의 측방둘레 벽(65p, 65n)을 갖는다. 단, 본 실시형태의 외측 슈라우드(60ob)에는, 제 5 실시형태의 외측 슈라우드(60ob)에 있어서의 2개의 익체(51)의 상호간의 측방둘레 벽(65p, 65n)은 마련되어 있지 않다.

본 실시형태의 외측 슈라우드(60ob)에도, 제 1 실시형태의 외측 슈라우드(60o)와 마찬가지로, 복측 통로(73p), 배측 통로(73n), 후방 헤더 통로(74), 및 복수의 후방 통로(75)가 형성되어 있다.

본 실시형태에 있어서도, 외측 슈라우드 본체(61b)의 후단면(62b) 중에서, 배측 단면(63n)과의 연부 및 복측 단면(63p)의 연부를 포함하지 않는 중간 영역(MP)으로 한다. 또한, 후단면(62b) 중에서 배측 단면(63n)과의 연부를 포함하며 중간 영역(MP)과 둘레 방향(Dc)으로 인접하는 배측 영역(NP)으로 한다. 또한, 후단면(62b) 중에서 복측 단면(63p)과의 연부를 포함하며 중간 영역(MP)과 둘레 방향(Dc)으로 인접하는 복측 영역(PP)으로 한다. 또한, 본 실시형태에서는, 제 5 실시형태와 마찬가지로, 중간 영역(MP) 중에서 2개의 익체(51)의 상호간을 포함하는 영역을 블레이드간 영역(MPb)으로 하고, 중간 영역(MP) 중에서 익체(51)에 대한 축 방향 하류측(Dad)에 있어서 블레이드간 영역(MPb)을 제외한 영역을 블레이드 하류 영역(MPd)으로 한다. 각 영역(MPb, MPd, NP, PP)에는, 둘레 방향(Dc)으로 나열하는 3개 이상의 후방 통로(75)의 개구가 형성되어 있다.

본 실시형태에 있어서, 각 영역(MPb, MPd, NP, PP)에 있어서의 복수의 후방 통로(75)의 개구의 간격은 제 5 실시형태와 동일하다. 즉, 본 실시형태에 있어서, 복측 영역(PP) 및 배측 영역(NP)에 있어서의 복수의 후방 통로(75)의 개구의 간격은 p2이다. 중간 영역(MP) 중의 블레이드 하류 영역(MPd)에 있어서의 복수의 후방 통로(75)의 개구의 간격은 p1(＜p2)이다. 중간 영역(MP) 중의 블레이드간 영역(MPb)에 있어서의 복수의 후방 통로(75)의 개구의 간격은 p4이다. 이 블레이드간 영역(MPb)에 있어서의 복수의 후방 통로(75)의 개구의 간격(p4)은 블레이드 하류 영역(MPd)에 있어서의 복수의 후방 통로(75)의 개구의 간격(p1)보다 크고, 복측 영역(PP) 및 배측 영역(NP)에 있어서의 복수의 후방 통로(75)의 개구의 간격(p2)보다 작다.

이 때문에, 본 실시형태에 있어서도, 도 13에 나타내는 바와 같이, 제 5 실시형태와 마찬가지로, 중간 영역(MP) 중의 블레이드 하류 영역(MPd)에 있어서의 복수의 후방 통로(75)의 개구 밀도(a1(=s1/p1))는 복측 영역(PP) 및 배측 영역(NP)에 있어서의 복수의 후방 통로(75)의 개구 밀도(a2(=s1/p2 또는 s2/p2))보다 높다. 또한, 본 실시형태에서는, 중간 영역(MP) 중에서 블레이드간 영역(MPb)에 있어서의 복수의 후방 통로(75)의 개구 밀도(a4(=s1/p4 또는 s2/p4))는 중간 영역(MP) 중의 블레이드 하류 영역(MPd)에 있어서의 복수의 후방 통로(75)의 개구 밀도(a1(=s1/p1))보다 낮고, 복측 영역(PP) 및 배측 영역(NP)에 있어서의 복수의 후방 통로(75)의 개구 밀도(a2(=s1/p2 또는 s2/p2))보다 높다.

따라서, 본 실시형태에서도, 제 5 실시형태와 마찬가지로, 외측 슈라우드(60ob)의 가스 패스면(64) 중의 후단면(62b) 부근의 부분에 존재하는 복수의 후방 통로(75)를 흐르는 냉각 공기(Ac)의 총 유량을 억제할 수 있다.

또한, 제 5 실시형태 및 제 6 실시형태에서는, 모두 중간 영역(MP) 중에서 블레이드간 영역(MPb)에 있어서의 복수의 후방 통로(75)의 개구 밀도(a4(=s1/p4 또는 s2/p4))를, 중간 영역(MP) 중의 블레이드 하류 영역(MPd)에 있어서의 복수의 후방 통로(75)의 개구 밀도(a1(=s1/p1))보다 낮게 하고 있다. 그렇지만, 중간 영역(MP) 중에서 블레이드간 영역(MPb)에 있어서의 복수의 후방 통로(75)의 개구 밀도와, 중간 영역(MP) 중의 블레이드 하류 영역(MPd)에 있어서의 복수의 후방 통로(75)의 개구 밀도를 동일하게 하여도 좋다. 즉, 중간 영역(MP) 중에 있어서의 복수의 후방 통로(75)의 개구 밀도를 일정하게 하여도 좋다.

또한, 제 5 실시형태 및 제 6 실시형태의 정익은, 모두 제 1 실시형태의 2개의 정익(50)을 일체화한 것이지만, 3개 이상의 정익(50)을 일체화하여도 좋다.

또한, 제 5 실시형태 및 제 6 실시형태의 정익은, 모두 제 1 실시형태의 정익(50)을 일체화한 것이지만, 제 2 실시형태의 정익을 일체화하여도, 제 3 실시형태의 정익을 일체화하여도 좋다.

제 2 실시형태의 정익을 일체화한 경우, 도 14에 나타내는 바와 같이, 배측 영역(NP)에 있어서의 복수의 후방 통로(75)의 개구 밀도(a3(=s1/p3 또는 s2/p3))는 복측 영역(PP)에 있어서의 복수의 후방 통로(75)의 개구 밀도(a2(=s1/p2 또는 s2/p2))보다 작아진다.

또한, 제 3 실시형태의 정익을 일체화한 경우, 도 15에 나타내는 바와 같이, 복측 영역(PP)에 있어서의 복수의 후방 통로(75)의 개구 밀도(a1(=s1/p1 또는 s2/p1))는, 중간 영역(MP) 중의 블레이드 하류 영역(MPd)에 있어서의 복수의 후방 통로(75)의 개구 밀도(a1(=s1/p1))와 실질적으로 동일하게 된다.

또한, 제 5 실시형태 및 제 6 실시형태에 있어서도, 제 4 실시형태와 마찬가지로, 복수의 후방 통로(75)를 내측 캐비티(69)나 블레이드 공기 통로(71)와 직접 연통시켜도 좋다.

또한, 이상의 각 실시형태의 내측 슈라우드(60i)는, 전술한 바와 같이, 외측 슈라우드(60o)와 기본적 구조가 동일하다. 이 때문에, 내측 슈라우드(60i)는 축 방향(Da) 및 둘레 방향(Dc)으로 넓어지는 판 형상의 내측 슈라우드 본체와, 내측 슈라우드 본체의 외주연을 따라서 내측 슈라우드 본체로부터 직경 방향 내측(Dri)으로 돌출되는 둘레 벽을 갖는다.

[블레이드의 제 7 실시형태]

이하, 본 발명에 따른 블레이드의 제 7 실시형태에 대해, 도 16 및 도 17을 참조하여 설명한다.

본 실시형태의 블레이드도 가스 터빈의 정익이다. 본 실시형태의 정익은, 제 1 실시형태에 있어서의 외측 슈라우드(60o) 및 내측 슈라우드(60i)에, 냉각 공기(Ac)가 통과하는 통로를 추가한 것으로, 그 이외의 구성은 제 1 실시형태의 블레이드와 마찬가지이다.

도 16에 도시하는 바와 같이, 본 실시형태의 외측 슈라우드(60o)에도, 제 1 실시형태의 블레이드와 마찬가지로, 복측 통로(73p), 배측 통로(73n), 후방 헤더 통로(74), 및 복수의 후방 통로(75)가 형성되어 있다. 본 실시형태의 외측 슈라우드(60o)에는, 추가로, 제 1 가스 패스면 분출 통로(81) 및 제 2 가스 패스면 분출 통로(82)가 형성되어 있다. 또한, 도 16은 외측 슈라우드(60o)를 직경 방향 내측(Dri)에서 본 평면도이다.

복수의 제 1 가스 패스면 분출 통로(81)는, 도 17에 도시하는 바와 같이, 축 방향(Da)으로 연장되어 있다. 복수의 제 1 가스 패스면 분출 통로(81)의 상류측(Dau)의 단부는 후방 헤더 통로(74)와 연결되어 있다. 또한, 복수의 제 1 가스 패스면 분출 통로(81)의 하류측(Dad)의 단부는 가스 패스면(64)에서 개구되어 있다. 복수의 제 1 가스 패스면 분출 통로(81)에 있어서의 가스 패스면(64)에서의 개구는, 익체(51)의 후연부(53)보다 하류측(Dad)의 영역에서 외측 슈라우드(60o)의 후단면(62b)을 따라서 나열되어 있다. 따라서, 복수의 제 1 가스 패스면 분출 통로(81)에 있어서의 가스 패스면(64)에서의 개구는 둘레 방향(Dc)으로 나열되어 있다.

복수의 제 2 가스 패스면 분출 통로(82)는 축 방향(Da)으로 연장되어 있다. 복수의 제 2 가스 패스면 분출 통로(82)의 상류측(Dau)의 단은, 후방둘레 벽(65b)의 면에 있어서 오목부(66)에 면하는 내면과, 이 오목부(66)의 저면의 코너 근방에서 개구되어 있다. 복수의 제 2 가스 패스면 분출 통로(82)의 하류측(Dad)의 단은 가스 패스면(64)에서 개구되어 있다. 복수의 제 2 가스 패스면 분출 통로(82)에 있어서의 가스 패스면(64)에서의 개구는 익체(51)의 후연부(53)보다 하류측(Dad)의 영역에서 외측 슈라우드(60o)의 후단면(62b)을 따라서 나열되어 있다. 따라서, 복수의 제 2 가스 패스면 분출 통로(82)에 있어서의 가스 패스면(64)에서의 개구도 둘레 방향(Dc)으로 나열되어 있다.

복수의 제 1 가스 패스면 분출 통로(81)에 있어서의 가스 패스면(64)에서의 개구, 및 복수의 제 2 가스 패스면 분출 통로(82)에 있어서의 가스 패스면(64)에서의 개구는, 모두 가스 패스면(64) 중에서 둘레 방향(Dc)에 있어서의 중간 영역(MP)에 형성되어 있다. 또한, 복수의 제 1 가스 패스면 분출 통로(81), 및 복수의 제 2 가스 패스면 분출 통로(82)는, 모두 가스 패스면(64)에 접근함에 따라서 점차 하류측(Dad)을 향하도록 가스 패스면(64)에 대하여 경사져 있다. 또한, 중간 영역(MP)의 의의에 대해서는 후술한다.

후방 헤더 통로(74)를 흐르는 냉각 공기(Ac)의 일부는 복수의 제 1 가스 패스면 분출 통로(81)로 유입된다. 복수의 제 1 가스 패스면 분출 통로(81)에 유입된 냉각 공기는 연소 가스 유로(49)로 유출된다. 이 때, 이 냉각 공기(Ac)는 가스 패스면(64)을 따라서 흐르고, 이 가스 패스면(64)을 필름 냉각한다. 또한, 내측 캐비티(69) 내의 냉각 공기(Ac)의 일부는 복수의 제 2 가스 패스면 분출 통로(82)로 유입된다. 복수의 제 2 가스 패스면 분출 통로(82)에 유입된 냉각 공기(Ac)는 연소 가스 유로(49)로 유출된다. 이 때, 이 냉각 공기(Ac)는 가스 패스면(64)을 따라서 흐르고, 이 가스 패스면(64)을 필름 냉각한다.

복측 통로(73p)로부터의 냉각 공기(Ac)는 후방 헤더 통로(74)의 둘레 방향 복측(Dcp)의 단으로부터 후방 헤더 통로(74) 내에 유입된다. 이 냉각 공기(Ac)는, 후방 헤더 통로(74) 내를 둘레 방향 배측(Dcn)을 흐르는 과정에서, 순차, 복수의 후방 통로(75)로 유입된다. 또한, 배측 통로(73n)로부터의 냉각 공기(Ac)는 후방 헤더 통로(74)의 둘레 방향 배측(Dcn)의 단으로부터 후방 헤더 통로(74) 내로 유입된다. 이 냉각 공기(Ac)는, 후방 헤더 통로(74) 내를 둘레 방향 복측(Dcp)을 흐르는 과정에서, 순차, 복수의 후방 통로(75)에 유입된다. 이 때문에, 후방 헤더 통로(74)에 있어서의 둘레 방향(Dc) 중간 영역(MP)으로 흐르는 냉각 공기(Ac)의 유량은 후방 헤더 통로(74)에 있어서의 둘레 방향(Dc)의 양단측에서 흐르는 냉각 공기(Ac)의 유량보다 적어진다. 이와 같이, 후방 헤더 통로(74)에 있어서의 둘레 방향(Dc)의 중간 영역(MP)에서 흐르는 냉각 공기(Ac)의 유량이 적어지게 되면, 후방 헤더 통로(74)에 있어서의 둘레 방향(Dc)의 중간 영역(MP)에서 흐르는 냉각 공기의 유속은 후방 헤더 통로(74)에 있어서의 둘레 방향(Dc)의 양단측에서 흐르는 냉각 공기(Ac)의 유속보다 적어지게 된다. 따라서, 후방 헤더 통로(74)를 흐르는 냉각 공기(Ac)와 외측 슈라우드(60o)의 사이의 열전달율은, 후방 헤더 통로(74)에 있어서의 둘레 방향(Dc)의 중간 영역(MP)이 후방 헤더 통로(74)에 있어서의 둘레 방향(Dc)의 양단측보다 작아진다. 또한, 후방 헤더 통로(74)를 흐르는 냉각 공기(Ac)는 둘레 방향(Dc)의 양단측으로부터 둘레 방향(Dc)의 중간 영역(MP)을 흐르는 과정에서 점차 가열된다. 이 때문에, 후방 헤더 통로(74)를 흐르는 냉각 공기(Ac)에 의한 대류 냉각의 효과는 둘레 방향(Dc)의 양단측보다 둘레 방향(Dc)의 중간 영역(MP)에서 낮아진다.

또한, 전술한 바와 같이, 가스 패스면(64) 중의 후단면(62b) 부근의 부분이며 또한 둘레 방향(Dc)의 중간 영역(MP)에서는, 연소 가스(G)와 가스 패스면(64)의 사이의 열전달율이 높아져, 다른 부분에 비하여 연소 가스(G)에 의해 가열되기 쉽다.

즉, 가스 패스면(64) 중의 후단면(62b) 부근의 부분이며 또한 둘레 방향(Dc)의 중간 영역(MP)에서는, 후방 헤더 통로(74)를 흐르는 냉각 공기(Ac)에 의한 대류 냉각의 효과가 낮은 데다가, 연소 가스(G)에 의해 가열되기 쉽다.

그래서, 본 실시형태에서는, 가스 패스면(64) 중의 후단면(62b) 부근의 부분이며 또한 둘레 방향(Dc)의 중간 영역(MP)의 냉각 능력을 높이기 위해, 가스 패스면(64) 중의 후단면(62b) 부근의 부분이며 또한 둘레 방향(Dc)의 중간 영역(MP)에서 개구되는 복수의 제 1 가스 패스면 분출 통로(81) 및 복수의 제 2 가스 패스면 분출 통로(82)를 마련하고 있다.

또한, 본 실시형태에서는, 복수의 제 1 가스 패스면 분출 통로(81)와 복수의 제 2 가스 패스면 분출 통로(82)를 마련하고 있지만, 어느 한쪽의 가스 패스면 분출 통로만을 마련하여도 좋다.

또한, 본 실시형태에서는, 복수의 제 1 가스 패스면 분출 통로(81)에 있어서의 가스 패스면(64)에서의 개구는 둘레 방향(Dc)으로 일렬로 나열되어 있다. 그렇지만, 둘레 방향(Dc)으로 나열되는 개구의 열은 복수이라도 좋다. 또한, 본 실시형태에서는, 복수의 제 2 가스 패스면 분출 통로(82)에 있어서의 가스 패스면(64)에서의 개구도 둘레 방향(Dc)으로 일렬로 나열되어 있다. 그렇지만, 둘레 방향(Dc)으로 나열되는 이 개구의 열도 복수이라도 좋다.

또한, 본 실시형태는, 제 1 실시형태의 외측 슈라우드(60o)의 변형예이다. 그렇지만, 이상의 각 실시형태 및 이하의 실시형태에 있어서의 유로 형성판에, 본 실시형태와 마찬가지로, 복수의 제 1 가스 패스면 분출 통로(81), 및/또는 복수의 제 2 가스 패스면 분출 통로(82)를 마련하여도 좋다.

[블레이드의 제 8 실시형태]

이하, 본 발명에 따른 블레이드의 제 8 실시형태에 대해, 도 18 및 도 19를 참조하여 설명한다.

제 7 실시형태의 블레이드는, 이상의 각 실시형태와 상이하게, 가스 터빈의 동익이다. 도 18에 도시하는 바와 같이, 본 실시형태의 동익(150)은 직경 방향(Dr)으로 연장되는 익체(151)와, 익체(151)의 직경 방향 내측(Dri)에 형성되어 있는 플랫폼(160)과, 플랫폼(160)의 직경 방향 내측(Dri)에 형성되어 있는 익근(157)을 갖고 있다. 익체(151)는 연소 가스 유로(49)(도 2 참조) 내에 배치되어 있다. 플랫폼(160)은 환상의 연소 가스 유로(49)의 직경 방향 내측(Dri)의 위치를 구획형성한다. 따라서, 플랫폼(160)은 연소 가스 유로(49)의 일부를 구획형성하는 유로 형성판이다.

익체(151)는 상류측(Dau)의 단부가 전연부(152)를 이루며, 하류측(Dad)의 단부가 후연부(153)를 이룬다. 이 익체(151)의 표면에서, 둘레 방향(Dc)을 향하는 면 중, 볼록 형상의 면이 배측면(154)(=부압면)을 이루고, 오목 형상의 면이 복측면(155)(=정압면)을 이룬다. 또한, 이하의 설명의 사정상, 둘레 방향(Dc)으로 익체(151)의 복측(=정압면측)을 둘레 방향 복측(Dcp), 익체(151)의 배측(=부압면측)을 둘레 방향 배측(Dcn)으로 한다. 이 동익(150)의 둘레 방향 배측(Dcn)은 로터 축(42)의 회전 방향 전방측이다. 한편, 앞서 설명한 정익(50)의 둘레 방향 배측(Dcn)은 로터 축(42)의 회전 방향 후방측이다. 따라서, 이 동익(150)의 둘레 방향 배측(Dcn)은, 둘레 방향(Dc)에 있어서, 정익(50)의 둘레 방향 배측(Dcn)과는 역측이다. 또한, 축 방향(Da)의 상류측(Dau)을 전방측, 축 방향(Da)의 하류측(Dad)을 후방측이라 말하는 경우도 있다.

익근(157)은, 익체(151)의 익현에 대하여 수직인 단면 형상이 직경 방향 내측(Dri)을 향하여 확폭부와 축폭부가 교대로 반복되는 크리스마스트리 형상을 이루고 있다. 전술의 로터 축(42)에는, 이 익근(157)이 끼워지는 익근 홈이 형성되어 있다.

플랫폼(160)은 축 방향(Da) 및 둘레 방향(Dc)으로 연장되는 판 형상의 플랫폼 본체(161)와, 플랫폼 본체(161)의 하류측(Dad)으로부터 하류측(Dad)으로 돌출되는 후방 돌출부(167b)와, 플랫폼 본체(161)의 상류측(Dau)으로부터 상류측(Dau)으로 돌출되는 전방 돌출부(167f)를 갖는다.

플랫폼 본체(161)는 상류측(Dau)의 단면인 전단면(162f)과, 하류측(Dad)의 단면인 후단면(162b)과, 둘레 방향 복측(Dcp)의 단면인 복측 단면(163p)과, 둘레 방향 배측(Dcn)의 단면인 배측 단면(163n)과, 직경 방향 외측(Dro)을 향하는 가스 패스면(164)이 형성되어 있다. 전단면(162f)과 후단면(162b)은 거의 평행이다. 또한, 복측 단면(163p)과 배측 단면(163n)은 거의 평행이다. 따라서, 플랫폼 본체(161)는, 직경 방향(Dc)에서 본 경우, 도 17에 도시하는 바와 같이, 평행사변형상을 이루고 있다. 둘레 방향(Dc)으로 서로 이웃하고 있는 2개의 동익(150)의 플랫폼(160) 중, 한쪽의 동익(150)에 있어서의 플랫폼(160)의 복측 단면(163p)과, 다른쪽의 동익(150)에 있어서의 플랫폼(160)의 배측 단면(163n)은 대향한다. 또한, 동익(150)의 전단면(162f)은 이 동익(150)의 상류측(Dau)에 인접하는 정익에 있어서의 내측 슈라우드의 후단면과 대향한다. 동익(150)의 후단면(162b)은 이 동익(150)의 하류측(Dad)에 인접하는 정익에 있어서의 내측 슈라우드의 전단면과 대향한다.

후방 돌출부(167b)는, 플랫폼 본체(161)의 후단면(162b)에 대하여, 직경 방향 내측(Dri)에 시프트된 위치로부터 하류측(Dad)으로 돌출되어 있다. 이 후방 돌출부(167b)는 플랫폼 본체(161)의 후단면(162b)을 따라서 형성되어 있다. 전방 돌출부(167f)는, 플랫폼 본체(161)의 전단면(162f)에 대하여, 직경 방향 내측(Dri)으로 시프트된 위치로부터 상류측(Dau)으로 돌출되어 있다. 이 전방 돌출부(167f)는 플랫폼 본체(161)의 전단면(162f)을 따라서 형성되어 있다.

동익(150)에는, 직경 방향(Dc)으로 연장되는 복수의 블레이드 공기 통로(171)(공동)가 형성되어 있다. 각 블레이드 공기 통로(171)는, 모두 익체(151), 플랫폼(160), 익근(157) 중 적어도 익체(151)로부터 플랫폼(160)에 걸쳐서 이어져 형성되어 있다. 복수의 블레이드 공기 통로(171)는 익체(151)의 익현을 따라서 나열되어 있다. 인접하는 블레이드 공기 통로(171)의 일부는 익체(151) 내의 직경 방향 외측(Dro)의 부분, 또는 플랫폼(160)의 직경 방향 내측(Dri)의 부분에서 서로 연통되어 있다. 또한, 복수의 블레이드 공기 통로(171) 중 어느 하나는 익체(151), 플랫폼(160), 익근(157)에 걸쳐서 이어져 형성되며, 익근(157)의 직경 방향 내측(Dri)의 단에서 개구되어 있다. 이 블레이드 공기 통로(171)에는, 이 개구로부터, 로터 축(42)의 냉각 공기 통로(42p)(도 2 참조)를 흘러 냉각 공기(Ac)가 유입된다.

익체(151)의 전연부(152) 및 후연부(153)에는, 블레이드 공기 통로(171)로부터 연소 가스 유로(49)로 관통하는 복수의 블레이드면 분출 통로(172)가 형성되어 있다. 익체(151)는 블레이드 공기 통로(171) 내를 냉각 공기(Ac)가 흐르는 과정에서 냉각된다. 또한, 블레이드 공기 통로(171)에 유입된 냉각 공기(Ac)는 이 블레이드면 분출 통로(172)로부터 연소 가스 유로(49) 내로 유출된다. 이 때문에, 익체(151)의 전연부(152) 및 후연부(153)는 냉각 공기(Ac)가 블레이드면 분출 통로(172)를 흐르는 과정에서 냉각된다. 또한, 블레이드면 분출 통로(172)로부터 연소 가스 유로(49)로 유출된 냉각 공기(Ac)의 일부는 익체(151)의 표면을 부분적으로 덮어 필름 공기로서의 역할도 수행한다.

플랫폼 본체(161)에는, 도 19에 도시하는 바와 같이, 복수의 블레이드 공기 통로(171) 중 가장 상류측(Dau)의 제 1 블레이드 공기 통로(171a)와 연통되어 있는 복측 통로(173p) 및 배측 통로(173n)가 형성되어 있다. 복측 통로(173p)는, 제 1 블레이드 공기 통로(171a)로부터 둘레 방향 복측(Dcp)을 향하여, 복측 단면(163p) 가까이까지 연장되는 둘레 방향 통로부(173pc)와, 이 둘레 방향 통로부(173pc)의 둘레 방향 복측(Dcp)의 단으로부터 복측 단면(163p)을 따라서 축 방향(Da) 성분을 갖는 방향으로 연장되는 축 방향 통로부(173pa)를 갖는다. 배측 통로(173n)는, 제 1 블레이드 공기 통로(171a)로부터 둘레 방향 배측(Dcn)을 향하여, 배측 단면(163n) 가까이까지 연장되는 둘레 방향 통로부(173nc)와, 이 둘레 방향 통로부(173nc)의 둘레 방향 배측(Dcn)의 단으로부터 배측 단면(163n)을 따라서 축 방향(Da) 성분을 갖는 방향으로 연장되는 축 방향 통로부(173na)를 갖는다. 복측 통로(173p) 및 배측 통로(173n)는 모두 그 하류단에서 플랫폼 본체(161)의 후단면(162b)에서 개구되어 있다. 플랫폼 본체(161)에는, 후단면(162b)을 따라서 둘레 방향(Dc)으로 연장되는 후방 헤더 통로(174)가 형성되어 있다. 또한, 플랫폼 본체(161)에는, 후방 헤더 통로(174)로부터 하류측(Dad)으로 연장되며, 후단면(162b)에서 개구되는 복수의 후방 통로(175)가 형성되어 있다. 복수의 후방 통로(175)는 둘레 방향(Dc)으로 연장되어 있다. 복측 통로(173p) 및 배측 통로(173n) 중에서, 후방 헤더 통로(174)와 연통되어 있는 위치보다 하류측(Dad)의 부분은 후단면(162b)에서 개구되는 후방 통로(175)를 이룬다.

복측 통로(173p), 배측 통로(173n)를 포함하는 후방 통로(175)의 단면 형상은 모두 원형이다. 복측 통로(173p) 및 배측 통로(173n)를 제외하는 후방 통로(175)의 내경(d1)은 서로 동일하며, 복측 통로(173p) 및 배측 통로(173n)의 내경(d2)보다 작다. 따라서, 복측 통로(173p) 및 배측 통로(173n)를 제외하는 후방 통로(175)의 누출 연부 길이(s1)는 서로 동일하며, 복측 통로(173p) 및 배측 통로(173n)의 누출 연부 길이(s2)보다 짧다.

여기서, 플랫폼 본체(161)의 후단면(162b) 중에서, 배측 단면(163n)과의 연부 및 복측 단면(163p)의 연부를 포함하지 않는 중간 영역(MP)으로 한다. 또한, 후단면(162b) 중에서 배측 단면(163n)과의 연부를 포함하며 중간 영역(MP)과 둘레 방향(Dc)으로 인접하는 배측 영역(NP)으로 한다. 또한, 후단면(162b) 중에서 복측 단면(163p)과의 연부를 포함하며 중간 영역(MP)과 둘레 방향(Dc)으로 인접하는 복측 영역(PP)으로 한다. 각 영역(MP, NP, PP)에는, 둘레 방향(Dc)으로 나열되는 3개 이상의 후방 통로(175)의 개구가 형성되어 있다.

중간 영역(MP)에 있어서의 복수의 후방 통로(175)의 개구의 간격은 p1이다. 배측 영역(NP)에 있어서의 복수의 후방 통로(175)의 개구의 간격, 및 복측 영역(PP)에 있어서의 복수의 후방 통로(175)의 개구의 간격은 모두 p2이다. 중간 영역(MP)에 있어서의 복수의 후방 통로(175)의 개구의 간격(p1)은 배측 영역(NP) 및 복측 영역(PP)에 있어서의 복수의 후방 통로(175)의 개구의 간격(p2)보다 작다.

이 때문에, 도 5에 나타내는 바와 같이, 중간 영역(MP)에 있어서의 복수의 후방 통로(175)의 개구 밀도(a1(=s1/p1))는 복측 영역(PP) 및 배측 영역(NP)에 있어서의 복수의 후방 통로(175)의 개구 밀도(a2(=s1/p2 또는 s2/p2))보다 높다.

동익(150)에 있어서도, 앞서 설명한 정익과 마찬가지로, 플랫폼 본체(161)의 가스 패스면(164) 중의 후단면(162b) 부근의 부분이며 또한 둘레 방향(Dc)의 중앙 부분에서는, 다른 부분에 비하여 연소 가스(G)에 의해 가열되기 쉽다. 또한, 이 중앙 부분에 존재하는 하나의 후방 통로(175)를 흐르는 냉각 공기(Ac)의 냉각 능력이 다른 부분에 존재하는 하나의 후방 통로(175)를 흐르는 냉각 공기(Ac)의 냉각 능력보다 낮다. 반대로, 플랫폼(160)의 가스 패스면(164) 중의 후단면(162b) 부근의 부분이며 또한 둘레 방향(Dc)의 단측 부분에서는, 둘레 방향(Dc)의 중앙 부분에 비하여, 연소 가스(G)에 의한 가열량이 적다. 또한, 플랫폼(160)의 가스 패스면(164) 중의 후단면(162b) 부근의 부분이며 또한 둘레 방향(Dc)의 단측 부분에 존재하는 하나의 후방 통로(175)를 흐르는 냉각 공기(Ac)의 냉각 능력이 둘레 방향(Dc)의 중앙 부분에 존재하는 하나의 후방 통로(175)를 흐르는 냉각 공기(Ac)의 냉각 능력보다 높다.

그래서, 본 실시형태에서는, 제 1 실시형태의 정익과 마찬가지로, 중간 영역(MP)에 있어서의 복수의 후방 통로(175)의 개구 밀도(a1(=s1/p1))를, 복측 영역(PP) 및 배측 영역(NP)에 있어서의 복수의 후방 통로(175)의 개구 밀도(a2(=s1/p2 또는 s2/p2))보다 높이고 있다. 그 결과, 본 실시형태에서는, 플랫폼(160)의 가스 패스면(164) 중의 후단면(162b) 부근의 부분이며 또한 둘레 방향(Dc)의 중앙 부분에 있어서의 냉각 능력을 높일 수 있어서, 블레이드의 내구성을 향상시킬 수 있다. 또한, 본 실시형태에서는, 플랫폼(160)의 가스 패스면(164) 중의 후단면(162b) 부근의 부분이며 또한 둘레 방향(Dc)의 단측 부분에 존재하는 복수의 후방 통로(175)를 흐르는 냉각 공기(Ac)의 총 유량을 억제할 수 있다.

따라서, 본 실시형태에서는, 플랫폼(160)의 가스 패스면(164) 중의 후단면(162b) 부근의 부분을 효과적으로 냉각하여, 이 플랫폼(160)의 내구성을 향상시키면서도, 이 부분을 냉각하기 위한 냉각 공기(Ac)의 유량을 억제할 수 있다.

또한, 본 실시형태에서는, 복수의 블레이드 공기 통로(171) 중, 가장 상류측(Dau)의 제 1 블레이드 공기 통로(171a)에 대하여, 복측 통로(173p) 및 배측 통로(173n)를 연통시키고 있지만, 다른 블레이드 공기 통로(171)에 복측 통로(173p) 및 배측 통로(173n)를 연통시켜도 좋다. 또한, 복측 통로(173p)와 배측 통로(173n)는 동일한 블레이드 공기 통로(171)에 연통시킬 필요는 없으며, 서로 상이한 블레이드 공기 통로(171)에 연통시켜도 좋다.

또한, 본 실시형태에서는, 복수의 후방 통로(175)에 유입되는 냉각 공기(Ac)는 블레이드 공기 통로(171)로부터 복측 통로(173p) 또는 배측 통로(173n) 및 후방 헤더 통로(174)를 거치지 않아도 좋다. 예를 들면, 복수의 블레이드 공기 통로(171) 중 어느 하나에, 복수의 후방 통로(175)의 각각을 직접 연통시켜도 좋다.

또한, 본 실시형태는, 제 1 실시형태의 정익으로 공기가 흐르는 통로의 구성을 동익에 적용한 것이지만, 제 2 실시형태 및 제 3 실시형태의 정익으로 공기가 흐르는 통로의 구성을 동익에 적용하여도 좋다.

[변형예]

이상의 실시형태에서는, 복측 통로 및 배측 통로를 포함하는 후방 통로의 단면 형상은 모두 원형이다. 그렇지만, 복측 통로 및 배측 통로를 포함하는 후방 통로의 단면 형상은, 예를 들면 사각형 등 다른 형상이어도 좋다. 또한, 복수의 후방 통로의 단면 형상이 서로 동일할 필요도 없다. 예를 들면, 복측 통로 및 배측 통로의 단면 형상이 사각형이며, 복측 통로 및 배측 통로를 제외하는 후방 통로의 단면 형상이 원형이어도 좋다.

또한, 이상의 실시형태에서는, 복측 통로 및 배측 통로를 제외하는 복수의 후방 통로의 내경이 상호로 동일하지만, 이들 후방 통로의 내경이 상호 상이하여도 좋다.

10: 가스 터빈 11: 가스 터빈 로터
15: 가스 터빈 차실 20: 압축기
21: 압축기 로터 25: 압축기 차실
30: 연소기 40: 터빈
41: 터빈 로터 42: 로터 축
42p, 45p: 냉각 공기 통로 43: 동익단
43a: 동익 45: 터빈 차실
46: 정익단 46a: 정익
50, 50a, 50b: 정익 51: 익체
52: 전연부 53: 후연부
54: 배측면 55: 복측면
60o: 외측 슈라우드(유로 형성판)
60i: 내측 슈라우드(유로 형성판)
61, 61a, 61b: 외측 슈라우드 본체
62f: 전단면 62b: 후단면
63p: 복측 단면 63n: 배측 단면
64: 가스 패스면 65: 둘레 벽
66: 오목부 67: 충돌판
69: 내측 캐비티(공동) 71: 블레이드 공기 통로(공동)
72: 블레이드면 분출 통로 73p: 복측 통로
73n: 배측 통로 74: 후방 헤더 통로
75, 75a: 후방 통로 76: 시일판
77: 시일 홈 78: 간극
81: 제 1 가스 패스면 분출 통로 82: 제 2 가스 패스면 분출 통로
150: 동익 151: 익체
152: 전연부 153: 후연부
154: 배측면 155: 복측면
157: 익근 160: 플랫폼(유로 형성판)
161: 플랫폼 본체 162f: 전단면
162b: 후단면 163p: 복측 단면
163n: 배측 단면 164: 가스 패스면
167f: 전방 돌출부 167b: 후방 돌출부
171: 블레이드 공기 통로(공동) 172: 블레이드면 분출 통로
173p: 복측 통로 173n: 헤더 통로
175: 후방 통로 Da: 축 방향
Dau: 상류측 Dad: 하류측
Dc: 둘레 방향 Dcp: 둘레 방향 복측
Dcn: 둘레 방향 배측 Dr: 직경 방향
Dri: 직경 방향 내측 Dro: 직경 방향 외측
Ac: 냉각 공기 G: 연소 가스
MP: 중간 영역 MPb: 블레이드간 영역
MPd: 블레이드 하류 영역 PP: 복측 영역
NP: 배측 영역

Claims

로터 축을 중심으로 하여 환상을 이루며 또한 상기 로터 축이 연장되는 축 방향으로 연장되는 연소 가스 유로가 내부에 형성되어 있는 가스 터빈의 블레이드에 있어서,
연소 가스가 흐르는 상기 연소 가스 유로 중에 배치되며, 상기 로터 축에 대한 직경 방향으로 연장되는 익체와,
상기 익체의 상기 직경 방향의 단에 형성되며, 상기 연소 가스 유로의 일부를 구획형성하는 유로 형성판을 갖고,
상기 유로 형성판에는, 상기 축 방향에 있어서 상기 연소 가스가 흘러가는 축 방향 하류측의 단면인 후단면과, 상기 로터 축에 대한 둘레 방향에 있어서 상기 익체의 복측인 둘레 방향 복측의 단면인 복측 단면과, 상기 둘레 방향 복측과는 반대측인 둘레 방향 배측의 단면인 배측 단면과, 냉각 공기가 유입되는 공동과, 상기 공동과 연통하며 상기 후단면에서 개구되는 복수의 후방 통로가 형성되며,
상기 후단면 중에서 상기 배측 단면과의 연부 및 상기 복측 단면과의 연부를 포함하지 않는 중간 영역과, 상기 후방 단면 중에서 상기 배측 단면과의 연부를 포함하며 상기 중간 영역과 둘레 방향으로 인접하는 배측 영역과, 상기 후방 단면 중에서 상기 복측 단면과의 연부를 포함하며 상기 중간 영역과 둘레 방향으로 인접하는 복측 영역의 각각에는, 상기 둘레 방향으로 나열되는 복수의 상기 후방 통로의 개구가 형성되며,
상기 배측 영역과 상기 복측 영역 중 적어도 한쪽측 영역에 있어서의, 복수의 상기 후방 통로의 개구의 간격에 대한 복수의 상기 후방 통로의 누출 연부 길이의 비율인 개구 밀도보다 상기 중간 영역에 있어서의 복수의 상기 후방 통로의 상기 개구 밀도가 높은
가스 터빈의 블레이드.
제 1 항에 있어서,
상기 배측 영역에 있어서의 상기 개구 밀도보다 상기 중간 영역에 있어서의 상기 개구 밀도가 높은
가스 터빈의 블레이드.
제 1 항에 있어서,
상기 배측 영역에 있어서의 상기 개구 밀도 및 상기 복측 영역에 있어서의 상기 개구 밀도보다 상기 중간 영역의 상기 개구 밀도가 높은
가스 터빈의 블레이드.
제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 배측 영역에 있어서의 상기 개구 밀도보다 상기 복측 영역에 있어서의 상기 개구 밀도가 높은
가스 터빈의 블레이드.
제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 배측 영역 및 상기 복측 영역에는, 각각, 상기 둘레 방향으로 나열되는 적어도 3개 이상의 상기 후방 통로의 개구가 형성되어 있는
가스 터빈의 블레이드.
제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 유로 형성판에는,
상기 후단면을 따라서 상기 둘레 방향으로 연장되며, 복수의 상기 후방 통로에 연통하는 후방 헤더 통로와, 상기 배측 단면을 따라서 상기 축 방향 성분을 갖는 방향으로 연장되며, 상기 공동과 상기 후방 헤더 통로를 연통시키는 배측 통로와, 상기 복측 단면을 따라서 상기 축 방향 성분을 갖는 방향으로 연장되며, 상기 공동과 상기 후방 헤더 통로를 연통시키는 복측 통로가 형성되어 있는
가스 터빈의 블레이드.
제 6 항에 있어서,
상기 유로 형성판에는, 상기 후단면, 상기 복측 단면 및 상기 배측 단면에 주연부에서 연결되며, 상기 연소 가스와 접하는 가스 패스면과, 상기 후방 헤더 통로에 연통하며 상기 가스 패스면에서 개구되는 복수의 가스 패스면 분출 통로가 형성되어 있는
가스 터빈의 블레이드.
제 1 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 유로 형성판에는, 상기 후단면, 상기 복측 단면 및 상기 배측 단면에 주연부에서 연결되며, 상기 연소 가스와 접하는 가스 패스면과, 상기 공동에 연통하며 상기 가스 패스면에서 개구되는 복수의 가스 패스면 분출 통로가 형성되어 있는
가스 터빈의 블레이드.
제 7 항 또는 제 8 항에 있어서,
상기 가스 패스면 분출 통로는 상기 가스 패스면에 접근함에 따라서 점차 상기 축 방향 하류측을 향하는
가스 터빈의 블레이드.
제 1 항 내지 제 9 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 유로 형성판에 대하여, 상기 둘레 방향으로 나열되는 복수의 상기 익체를 갖는
가스 터빈의 블레이드.
제 10 항에 있어서,
상기 중간 영역 중에서 복수의 상기 익체의 상호간을 포함하는 블레이드간 영역에 있어서의 상기 개구 밀도보다, 상기 중간 영역 중에서 상기 익체에 대한 상기 축 방향 하류측에 있어서 상기 블레이드간 영역을 제외하는 블레이드 하류 영역에 있어서의 상기 개구 밀도가 높은
가스 터빈의 블레이드.
제 1 항 내지 제 11 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 유로 형성판으로서, 상기 익체의 상기 직경 방향에 있어서의 외측의 단에 형성되어 있는 외측 슈라우드와, 상기 익체의 상기 직경 방향에 있어서의 내측의 단에 형성되어 있는 내측 슈라우드를 갖고,
상기 외측 슈라우드가 상기 가스 터빈의 차실에 고정되어 있는
가스 터빈의 블레이드.
제 1 항 내지 제 11 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 유로 형성판은 상기 익체의 상기 직경 방향에 있어서의 내측의 단에 형성되어 있는 플랫폼이며,
상기 플랫폼이 상기 로터 축에 고정되어 있는
가스 터빈의 블레이드.
제 1 항 내지 제 13 항 중 어느 한 항에 기재된 가스 터빈의 블레이드와,
연료의 연소에 의해 상기 연소 가스가 생성되는 연소기와,
상기 로터 축과,
상기 로터 축 및 상기 블레이드를 덮는 차실을 구비하고 있는
가스 터빈.